心脏、呼吸和胃部的节律会独立调节人类运动皮层脊髓的兴奋性

《PLOS Biology》：Cardiac, respiratory, and gastric rhythms independently modulate motor corticospinal excitability in humans

　　心脏、呼吸、胃三种内脏节律独立耦合于皮质脊髓兴奋性，个体间存在显著差异，且与主观肠道意识无相关性。

　　这项研究探讨了人体内部器官节律（包括心脏、呼吸和胃部节律）与大脑活动之间的关系，特别是这些节律是否会影响运动系统的兴奋性。通过使用经颅磁刺激（TMS）技术测量运动皮层的运动诱发电位（MEP）幅度，研究者试图揭示这些节律对大脑活动的独立影响。研究发现，尽管这些节律在生理功能和频率上存在显著差异，但它们对运动兴奋性的影响具有相似的效应大小。然而，个体之间的耦合强度并不一致，这意味着每种节律可能通过不同的机制影响大脑活动。此外，研究还发现，个体对器官的主观意识与客观的节律-运动耦合之间没有显著联系，这表明主观感受和客观生理过程可能涉及不同的维度。

研究者首先回顾了关于内脏感觉（interoception）的现有理论框架。内脏感觉指的是大脑对内部身体状态的感知，包括心脏、呼吸和胃部节律。这些节律不仅参与生理调节和情绪状态，还被发现可以影响大脑活动和认知功能。然而，关于这些节律是否在时间上相互独立地影响大脑活动，目前的研究还存在疑问。为了填补这一空白，研究者采用了一种新颖的方法，即测量个体在不同节律相位下运动系统的兴奋性变化，并使用TMS技术来诱发MEP，以评估运动皮层到运动神经元的兴奋性水平。

在实验方法上，研究者招募了29名健康的参与者，并在他们进行TMS刺激时记录了多种生理信号，包括心电图（ECG）、呼吸信号、胃电图（EGG）以及肌电图（EMG）。所有数据均通过离线处理和分析，以确保准确性。TMS刺激的强度和位置是根据个体的反应调整的，以确保测量结果的可靠性。此外，研究者还使用了Bayes因子（BF）和Hedge’s g效应量来评估不同节律对运动兴奋性的影响是否显著。通过这些统计方法，研究者能够排除由于距离-目标偏差（distance-to-target）对结果的干扰，并专注于各节律对运动兴奋性的独立影响。

在实验结果中，研究者发现，尽管心脏、呼吸和胃部节律在生理上具有不同的功能和频率，但它们对运动兴奋性的影响具有相似的效应大小。然而，这些节律在个体之间的耦合强度并不一致，说明它们可能通过不同的机制影响运动系统。例如，某些个体可能在心脏收缩期表现出较高的运动兴奋性，而另一些个体则可能在呼吸的早期或晚期显示出相似的效应。这种个体差异提示，内脏节律与大脑活动之间的耦合可能不是普遍适用的，而是因人而异的。

进一步的分析显示，参与者对内脏节律的主观意识（通过问卷调查评估）与客观的节律-运动耦合强度之间没有显著关联。这一发现表明，主观感受和客观生理过程可能代表不同的维度。例如，一个人可能在主观上对心脏有较强的感知，但其心脏节律与运动兴奋性的耦合强度却并不高。相反，一个人可能在客观上表现出较强的胃节律-运动耦合，但并不特别关注自己的胃部感觉。这种不一致可能意味着，内脏感觉的主观体验和客观生理耦合并非直接相关，而是由不同的神经机制所决定。

研究还指出，当前的理论框架可能过于宽泛，未能充分考虑到不同内脏节律之间的独立作用。例如，主动感知（active sensing）理论认为，内脏节律可能在感知外部信息的过程中起到重要作用，而支撑框架（scaffolding hypothesis）则提出，慢速的内脏节律可能作为神经振荡的载体，促进不同脑区之间的协调。然而，这些理论通常将所有内脏节律视为统一的模式，而本研究的结果表明，它们可能在不同的条件下以不同的方式影响大脑活动。

此外，研究者还强调了个体内脏节律-运动耦合模式的多样性。这种多样性不仅体现在不同的节律之间，还体现在个体对不同节律的感知和反应上。例如，某些个体可能在心脏收缩期表现出较高的运动兴奋性，而另一些个体则可能在呼吸的后期或胃部节律的特定阶段显示出类似的效应。这些发现对理解内脏感觉的个体差异以及其在不同生理和心理状态下的作用具有重要意义。

最后，研究者指出，由于当前研究的样本量可能不足以检测到微弱的相关性，因此未来的研究需要更大的样本和更全面的测量方法，包括主观、心理物理和神经层面的指标。此外，为了更深入地探索内脏感觉在精神疾病和神经系统疾病中的作用，研究者建议在未来的实验中同时记录多个内脏节律，并结合神经影像学技术，以揭示个体内脏节律-运动耦合的潜在功能意义。这些发现不仅有助于完善内脏感觉的理论框架，还可能为临床干预提供新的思路，例如，通过调节特定节律来改善运动功能或情绪调节。