马术辅助疗法中儿童与马匹的心率同步：一项针对神经典型与ADHD儿童的初步机制研究

《Scientific Reports》：Child horse harmony in motion: a preliminary study to explore heart rate synchronization in equine assisted therapy for neurotypical and ADHD children

　　本研究针对马术辅助服务(EAS)的作用机制尚不明确的问题，探索了神经典型儿童与注意缺陷多动障碍(ADHD)儿童在骑马过程中与马匹的心率同步现象。研究人员通过心率监测和时序分析发现，两组儿童与马匹间均存在显著的心率同步与格兰杰因果关系，表明EAS可能通过生理协调促进情绪调节，为ADHD等群体的干预提供了新视角。

　　

在马术辅助服务的实践中，一个引人入胜的现象长期吸引着研究者和临床医生的注意：当孩子与马匹互动时，他们之间似乎建立起一种超越语言的深刻连接。这种连接不仅体现在行为和情感上，是否也会反映在最基础的生理层面——心跳的节奏上？这正是Anne Helmer及其合作者在《Scientific Reports》上发表的最新研究试图解答的问题。

马术辅助服务(Equine-Assisted Services, EAS)作为一种利用马匹互动达到治疗目标的干预方式，已被证明对多种人群具有积极效果，特别是在改善焦虑、过度警觉和情绪失调方面。然而，这些益处的背后机制却如同一个黑箱，尚未被完全揭示。其中一个备受关注的可能机制是人与马之间的生理同步，这可能在与情绪调节和压力减轻相关的神经通路中扮演关键角色。

这一问题在注意缺陷多动障碍(ADHD)儿童群体中显得尤为相关。ADHD是一种以注意力不集中、多动和冲动为特征的神经发育障碍，患者常伴有情绪冲动、情绪自我调节缺陷以及自我效能感降低等问题。研究表明，ADHD参与者可能对内部身体信号意识较弱，自我调节能力不足，因而可能存在内感受意识较差的情况。由于内感受处理困难与焦虑和抑郁等状况相关，增强内感受意识成为改善情绪调节和整体心理健康的重要治疗目标。

研究人员将目光投向了心率同步这一潜在机制。心率由大脑通过刺激自主神经系统(Autonomic Nervous System, ANS)进行支配。ANS分为导致心率增加的交感系统和导致心率降低的副交感系统。成功的交感神经和副交感神经分支之间的节律性相互作用使心脏能够适应身体和情感需求，从而降低压力和焦虑，改善心理和身体表现，并加强心脏和大脑之间的同步连接。

心率同步的临床意义在于它似乎与情感联结相关，特别是在人类之间。同步是指两个系统（在这种情况下是骑手和马的心率）对齐或同步运行的过程。因此，人与动物之间的心率同步对于增强双方健康和幸福感的联结非常重要。

为了探索这一现象，研究团队设计了一项相关研究，招募了25名6-12岁的参与者，包括15名被诊断为ADHD的新手骑手和10名经验丰富的神经典型骑手。所有马匹均来自同一马术中心，并至少有三年参与EAS的经验，确保对治疗环境的熟悉度，最大限度地减少与马匹行为或训练水平相关的变异性。

研究团队使用Polar?马用心率传感器和Polar? Verity Sense光学心率传感器分别测量马和儿童的心率。测量开始于马和参与者不在一起的第一分钟，然后持续约30分钟。在这30分钟内，参与者与他们的马互动，以不同的步态骑行，包括：慢步、快步和跑步。

在数据分析方面，研究团队采用了多种统计方法。首先计算了每个儿童-马对的皮尔逊相关系数，以评估他们心率之间的关联。随后，为了研究时间动态关系，估计了每个儿童-马对在0到5秒滞后范围内的互相关函数。考虑到时间序列推断中平稳性的重要性，团队使用增强迪基-富勒(ADF)检验正式评估了每个序列，确认许多是非平稳的。

为了在不施加差分或严格分布假设的情况下研究潜在的预测关系，研究团队对每对使用了块置换方法的格兰杰因果关系检验。格兰杰因果关系中，如果一个时间序列的过去值能显著改善对另一个序列未来的预测，则称该序列预测（或“格兰杰引起”）另一个序列。这种方法特别适用于研究生理信号等时间序列数据中影响的方向性或相互作用。

研究结果揭示了令人振奋的发现。相关性分析显示，大多数儿童-马对的心率之间存在显著的正相关关系，平均相关系数约为0.535，表明在大多数情况下，儿童心率的增加与马心率的相应增加相关，或者反之亦然。

互相关分析显示，许多对在滞后零和附近滞后处有显著峰值。平均而言，各对之间的最大互相关系数为0.939，20对（80%）在滞后0处显示出显著的互相关系数（高于0.5）。这些发现表明存在同步和时滞关联，暗示儿童和马在共享活动期间生理状态之间存在复杂的相互作用。

格兰杰因果关系测试显示，许多儿童-马对在至少一个方向上表现出显著的格兰杰因果关系，表明每个伙伴的过去心率携带关于另一个未来状态的信息。总共有17对显示出从儿童到马（n=7）、从马到儿童（n=6）或双向（n=4）的显著格兰杰因果关系（p<0.05）。神经典型组和ADHD儿童组中显示显著预测关系的对的比例分别为80%和60%。

跨对的置换测试进一步证实，显著对的比例（68%）明显高于零分布中心的范围（约30%），p值接近零，表明原始数据的结果不太可能由儿童与马的随机配对造成。

主要技术方法

研究采用Polar?心率监测系统同步采集儿童和马匹的心率数据，通过相关性分析、互相关函数和块置换格兰杰因果检验分析心率同步性，并使用置换测试验证配对特异性。

研究结果

儿童与马心率数据

原始数据显示，儿童和马的心率时间序列倾向于以大致协调的方式移动，上升和下降似乎发生在相似的时间或重叠的间隔内。视觉检查揭示了每个对的两个时间序列之间的明显对应关系。

相关性和互相关分析

大多数相关性显著，R>0.5，表明在大多数情况下，儿童心率的增加与马心率的相应增加相关。平均相关系数为0.535，95%置信区间为[0.5275,0.5425]。互相关分析在滞后零和附近滞后处显示显著峰值，平均最大互相关系数为0.939。

格兰杰因果关系测试与块置换

许多儿童-马对在至少一个方向上表现出显著的格兰杰因果关系，表明每个伙伴的过去心率携带关于另一个未来状态的信息。神经典型组中80%的对和ADHD组中60%的对显示出显著的预测关系。

跨对置换测试

显著对的比例（68%）明显高于零分布中心的范围（约30%），p值接近零，表明观察到的关系不太可能由随机机会解释，可能反映了原始配对特定的有意义关联。

研究结果表明，马与骑手之间存在高水平的同步，超越了诊断和经验。值得注意的是，马和骑手相互影响，表明两者之间的和谐与同步。在神经典型组中，有6个对是双向影响，而在ADHD组中只有两个对是双向影响。

尽管预期神经典型组会有更高的同步水平，但值得注意的是，患有ADHD的儿童，尽管是新手骑手，与随机配对的马匹搭档，并面临调节挑战，在第四到第六次课程时也达到了显著高于随机机会的同步水平。这一发现强调了马作为治疗伙伴的独特作用：马本能地促进生理和情绪调节，即使在通常以自我调节和人际协调困难为特征的群体中也是如此。

这项研究为通过检查心率同步作为生理共同调节的指标，提供了关于马与骑手之间相互作用的初步视角。研究结果表明，监测心率同步可以作为定制马-骑手配对的一个组成部分。这一观点可能通过提供支持EAS个性化方法的生理指标，为不断增长的人与动物互动领域做出贡献。

对于患有ADHD的儿童，他们经常在自我调节、行为组织和情绪控制方面遇到挑战，与马的结构化共同调节可能通过具体化互动支持调节能力的发展。然而，任何关于这些效应在情绪或心理健康益处方面的解释都应谨慎进行，并需要未来整合心理和功能测量的研究。

尽管研究结果暗示了潜在的生理联系，但研究的局限性需要谨慎解释。分析本质上是观察性的，对“预测关系”的引用必须在格兰杰因果关系的约束内理解，这并不建立真正的因果关系。此外，研究设计的一个关键限制是两个变量的混淆——两个组在骑马经验和心理健康状况两个维度上不同，这阻止了分离任一变量对同步的影响。

未来研究应考虑实施标准化的骑行方案，以更好地分离情绪与身体因素对生理同步的贡献。此外，增加一个对照组，如在没有儿童骑背的情况下测量马在相似运动模式中的心率，可能揭示心率同步机制。如果未来研究试图将同步与治疗结果联系起来，监测更广泛的EAS效应（如情绪调节、心理健康或日常功能的变化）将至关重要。

这项研究通过马-人心律同步，突出了EAS在促进生理和可能情绪调节方面的潜力。在马与神经典型儿童和ADHD儿童之间观察到的相互心率同步表明，EAS是这些干预措施治疗效果的基础。需要进一步的研究来充分阐明起作用的机制，并探索这些发现在治疗环境中的更广泛应用。