任务态心率变异性在精神疾病中的应用研究进展

任务态心率变异性在精神疾病中的应用研究进展Research progress on the application of task-related heart rate variability in mental illness
王璐針2,周液I』△，杨程惠1,潘舒姬1冷雪梅2,向淼I,黄雨兰1,汪瑾労
WANG Lu-yao,ZH0U Bo,YANG Cheng-hui,PAN Shu-ya,ZHONG Xue-mei,XIANG Miao,HUANG Yu-lan,WANG Jin-yu
(1.电子科技大学，四川成都611731；2,四川省医学科学院•四川省人民医院心身医学中心，四川成都610072)
【摘要】精神疾病由环境和基因相互作用所导致，目前临床诊断主要依靠医师主观经验与临床量表，缺乏客观生物指标。

研究发现多种精神疾病静息态心率变异ft(heart rate variability,HRV)各项参数不同程度的变化与治疗的相关性，但结果存在较大争议。

近年来，任务状态下HRV的测量逐渐增多，任务态HRV指标有望成为精神疾病的内表型和生物标记物。

本文回顾近5年以来以任务态HRV分析为方法的精神疾病自主神经功能的研究进展，为HRV在精神疾病中的应用提供参考。

【关键词】心率变异性;精神疾病;任务
【中图分类号】R749【文献标志码】B 【文章编号】1672-6170(2020)06-0223-04
精神疾病广泛存在自主神经功能异常。

心率变具有无创伤、灵敏度高、可定量测量的优点，是判断异性(HRV)检査是一种诊断及判断疾病预后技术，自主神经功能的理想指标⑴o
切相关，可反映缺血性脑卒中患者脑梗死程度和水肿面积。

hs-CRP是一种时相反应蛋白，其含量升高提示急性MCI病情进展。

NSE是由大脑神经元和神经内分泌细胞分泌的特异性急性脑损伤标志性物，急性MCI发生后神经细胞损伤,NSE进入细胞间隙或脑脊液中，血脑屏障损伤逐渐加剧,进入循环,致血清NSE水平升高。

本研究中，联合组治疗后血清MMP-9、hs-CRP、NSE水平降低幅度大于Clo 组，显示NBP联合Clo治疗急性MCI可显著改善神经功能损伤，减轻炎症反应。

不仅如此,NBP联合Clo治疗未引起严重不良反应，亦未增加不良反应发生率，展现了良好安全性。

综上所述,NBP联合Clo治疗急性MCI疗效显著,有助于进一步改善患者脑血流动力学状态和神经功能损伤,减轻炎症反应，且安全性良好,于改善患者预后有利。

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(收稿日期:2020-01-10；修回日期:2020-03-20)
1HRV概述
HRV是指相邻心跳间隙的细微差别，是自主神经功能的定量指标。

HRV参数值的变化能够较好的反映出交感神经和副交感神经的改变情况，其中HRV参数值下降,表明交感神经活性增强;HRV参数值上升，表明副交感神经活性增强［刀。

HRV可在静息态和任务态下进行采集。

静息态HRV由于其简便和可操作性强受到广泛关注，研究者们认为静息态HRV无法充分评估短期内与心理状态快速变化相关的心率瞬变,提出了任务态HRV。

起初，研究者们多测量姿势改变下的HRV 改变，如仰卧-站立-仰卧测试⑶、直立倾斜试验⑷等,该测试可以测量自主神经系统的动态负荷，反映了从静止时的副交感神经系统优势向站立时的交感神经系统控制的转变，以及恢复平躺时从站立时交感系统占优势转变为副交感占优势。

后来,有学者将心算任务作为应激，将应激期与恢复期HRV改变值与临床指标建立关联⑸。

神经影像学研究发现情绪与HRV具有共同的脑区，即前额叶皮层，因此部分研究聚焦于情绪对HRV的影响，比如，从国际情绪图片系统（international affective picture system, IAPS）中选取情绪图片作为刺激，测量情绪状态下的HRV［6］o此外，标准化后的视频能够更全面刺激患者情绪,特别是创伤后应激障碍患者，达到再现精神生理创伤的效果⑺。

HRV的测量指标分为线性指标和非线性指标,目前的研究多使用线性指标，但线性HRV具有较高的受试者间变异性,非线性HRV指数比线性HRV 指数更能可靠地区分患者和对照组,但其计算方法复杂,生理意义也暂未统一或明确,故还未得到普遍使用叫近年来提出的0.1HzHRV,通过共振引起HRV的高幅度震荡，能更敏感地反映对刺激的自主反应和随后的调节过程，应用在生物反馈中，可明显改善哮喘、严重抑郁症、创伤后应激障碍等。

2 HRV的影响因素
一项纳入172项研究，包含296247例受试的Meta分析,显示男女的HRV有很大差异，无论随机效应模型还是固定效应模型，女性RR间期的标准差（SDNN）、总阈值（TP）、极低频（VLF）、低频（LF）、低频/高频（LF/HF）显著低于男性，高频（HF）显著高于男性⑼。

随年龄增加,HRV呈下降
【基金项目】国家重点研发计划项目（编号: 2017YFC0113907）；中央引导地方科技发展专项项目（编号: 17ZYNUS）
△通讯作者趋势,Jensen-Urstad等何发现时域指标中，SDNN与年龄负相关，频域指标中,TP、VLF、LF、LF/HF均与年龄负相关。

不同任务也会影响HRV,例如，有研究通过比较执行警觉任务（PVT）、持续时间辨别任务（DDT）、工作记忆任务（NBT）时的HRV,发现所有参数在NBT时最低，表明HRV对持续注意高度敏感M。

值得一提的是，呼吸频率少］对HRV的影响，比较受试者在以6.5、6、5.5、5、4.5次/分的频率呼吸时的RR间期（RRI）功率谱密度发现，以5.5次/分的频率呼吸的功率谱密度最高。

除此之外，基因多态性网、体位［⑷、药物使用3、测量时间皿、是否吸烟、有无共患疾病、任务时间长短等都对HRV指标造成不同程度的影响。

由此可见,HRV受到大量因素的影响，这可能是目前研究结果存在争议的原因之一，在未来的研究中，在统一的标准下进行时非常必要的。

3精神疾病任务HRV的特点
3.1抑郁症（MDD）任务HRV特点MDD往往伴随自主神经系统活动的异常,Choi等对比29例抑郁患者和39例健康对照的心算任务态下的HRV,发现在休息期两组间没有差异,但在应激期,MDD 组的差值大于50ms的相邻RR间期所占百分比（PNN50）显著低于对照组,LF/HF显著高于对照组;在恢复期MDD组的P NN50显著低于对照组⑸。

一项包含673例抑郁患者与407例健康对照的Meta 分析发现，抑郁患者的HRV显著低于正常对照，且抑郁严重程度与HRV负相关，其中非线性指标尤其明显。

在药物方面,三环类抗抑郁剂降低HRV,而5-羟色胺再摄取抑制剂、米氮平和奈法睦酮对对HRV没有明显影响［则。

国内有学者⑵通过提取抑郁症患者与健康个体的任务态HRV9个特征参数,成功构建抑郁症检测模型，其检测准确率可达89.66%。

同时证明在治疗各个阶段变化有规律的参数SDNN、连续正常心博间期均方差的平方根（RMSSD）、庞加莱散点图分析参数（SD1、SD2）可用于评估针灸治疗MDD的疗效。

上述研究提示,MDD患者HRV大量指标在静息态均与健康对照存在显著差异,在任务状态下尤为明显，且任务状态下的多项指标与疾病严重程度有关，可进一步作为预测疗效的生物指标。

3.2广泛性焦虑障碍（GAD）任务HRV特点GAD患者常表现一系列自主神经失衡症状，如心悸、出汗、面部潮红、颤抖等。

Chang等［⑷比较326例未使用药物且无共患疾病的GAD患者以及利用倾向匹配得分法（PSM）筛选出326例匹配的健康对
照，发现未使用药物且无共病GAD患者在仰卧状态时,HF降低、LF降低,LF/HF升高，并且在仰卧-站立-仰卧实验中，GAD组HF和LF/HF对姿势变化的反应均减弱。

表明GAD与减少迷走神经调节的交感神经平衡改变有关，以及在面对挑战时不灵活的副交感神经反应。

Shinba的研究也支持这一点,研究比较未使用药物且无共患病的MDD与GAD在执行任务（随机数生成）期间的HRV,发现MDD组静息状态下HF较低，且HF对任务负荷没有反应,并且在静息后状态下出现反弹样的升高。

而GAD 组静息状态下的HF较高，但对任务负荷的反应与对照组相同，均呈显著降低趋势，并在休息后恢复到基线水平。

可能是由于MDD患者没有能力调整精神和身体状况以适应行为状态的改变，而GAD患者仍可以通过增加副交感神经活动来调节心理稳定性［切。

以上研究表明.GAD患者不仅存在静息状态下的自主神经失衡,而且在任务状态下，其自主调节功能显著减弱，但这一动态改变在GAD与MDD 间差异尚需进一步研究确定。

3.3惊恐障碍（PD）任务HRV特点PD的病理生理学与交感副交感系统功能失衡有关［纲。

有研
究对比29例PD和39例健康对照在心算任务态下的HRV,显示在应激期PD组的P NN50显著低于对照组,LF/HF显著高于对照组;在恢复期PD组的PNN50显著低于对照组，12周的随访后发现，治疗有效组的LF/HF显著低于治疗无效组。

表明PD 患者交感功能增强,副交感神经反应减弱,且无疗效的PD患者在面对压力诱导时，自主神经功能受到限制⑴。

过去20多年中有大量关于PD自主神经功能的研究，并且早在1993年Yeragani等匈就测量了在姿势改变情况下的HRV改变,PD自主神经功能改变的研究已经较为成熟,近几年的研究较少。

3.4躯体症状障碍（SSD）任务HRV特点SSD 是DSM-V新引入的分类名称,是对躯体形式障碍这一名称的修订及完善。

目前国内对这一疾病自主神经功能的研究仍停留在临床特征的分析上⑵宓。

国外为数不多的研究发现，与非SSD比较,SSD患者LF显著降低。

在男性SSD患者中,HF值与抑郁分数显著相关，而在女性患者中没有这样的发现。

另外,该研究进一步测定了SSD患者在静息状态下、阅读健康焦虑文本、阅读躯体不适文本、阅读抑郁文本、阅读中性主题文本时HRV,发现静息状态下的HRV在SSD与健康对照间并无统计学差异。

男性在阅读中性脚本HF显著高于健康对照;女性在阅读躯体不适脚本时,LF、HF显著高于健康对照，阅读中性脚本时,LF显著低于健康对照。

由此可见，相比于静息状态,任务状态下的HRV能更好的区分SSD与健康对照⑵］。

有学者欲研究情绪加工过程中自主神经反应活性，通过测量SSD患者在进行情感面孔点探测任务时的HRV,结果显示在SSD组情感负荷状态下减去静息时SDNN、pNN50分数显著高于健康对照,这一发现表明SSD对情绪刺激的自主反应可能与迷走神经控制的退出或副交感神经功能对情绪负荷的不灵活适应有关［如O
3.5注意缺乏多动障碍（ADHD）任务HRV特点
ADHD以注意力涣散、多动、和冲动为典型症状,自主神经系统在注意力与自我调节中发挥重要作用。

一项针对ADHD与任务态HRV的Meta分析证实,ADHD儿童及成人任务态HRV低于健康对照「旳。

研究发现注意缺乏ADHD患儿无论在静息还是维持注意情况下,LF/HF均较健康对照增高,且维持注意时高LF/HF与较差的表现相关,较低的RMSSD和HF与较高的焦虑、对立行为和社会问题有关滋］。

上述研究提示，任务态HRV各项指标能很好的表征ADHD症状。

3.6创伤后应激障碍（PTSD）任务HRV特点PTSD的一个显著特征是心理生理症状，这些症状包括慢性过度觉醒（如过度警觉、过度惊吓）的表现,以及对创伤提醒的过度反应，表明PTSD患者的生理应激系统功能失调。

PTSD患者多采用重现创伤或刺激情感状态的再次发生来作为任务刺激，有研究对比PTSD患者、有创伤经历的健康对照以及无创伤经历的健康对照在正性、负性冲性情绪图片诱发不同情感状态下HRV变化,PTSD组均显示HRV降低，表明副交感神经活动减少和反应调节缺乏弹性。

进一步研究发现，经历创伤受试的创伤后诊断量表（PDS）总分与HRV降低有关，其中PDS 入侵分量表与LF负相关，回避分量表与RMSSD、HF、LF负相关⑺。

以往有研究认为创伤相关场景会导致HRV下降幅度下降更大，相反，该研究发现,不同情感状态下的HRV变化无显著差异。

同时，另一位学者口句比较20例PTSD与20例匹配对照在创伤记忆与心算任务状态下的HRV,尽管任务状态下HF-HRV降低更为明显，但HRV的改变在回忆创伤记忆和心算任务状态下改变没有差异，可能是由于PTSD患者的自主神经功能处于僵化的状态。

这一系列的研究表明HRV指标能很好地用于诊断及严重程度的评估，有望成为PTSD的生物标记物。

4总结和展望
HRV已广泛应用于精神疾病,相比于静息态
HRV测量,任务态HRV作为精神疾病的内表型及生物标记物有更广阔的前景。

未来的研究可从以下方面着手:①以上的研究都是横断面研究，因此无法确定疾病与自主神经功能之间的因果关系,尽管实施具有一定难度,未来需要前瞻性研究来确定究竟是精神疾病导致自主神经功能紊乱,还是自主神经功能的改变的精神疾病的危险因素。

②目前的研究HRV分析方法多集中于线性分析方法，且测量指标较少,关注非线性分析方法、较少提及的时域、频域指标或者引入新的指标是很有必要的。

③建立公认的任务范式有助于减少HRV偏倚。

④尽管Beauchaine等创提出HRV指数可作为精神病理学的“跨诊断”生物标志物，但很少有研究比较不同疾病间HRV的差异，这可能是未来的研究方向。

⑤可随访治疗人群的HRV改变，为HRV作为预测疗效的生物标记物提供证据。

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