心跳加速可能会影响大脑做判断?

来源: 学术经纬  2021-09-16 A- A+

人在极为紧张焦虑时,身体会不自觉地心跳加速,血压升高,呼吸短促。这时候,往往还可能做出一些糟糕的决定。

最近,一项发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)的研究揭示了心跳加快影响大脑判断的神经机制。美国西奈山伊坎医学院(Icahn School of Medicine at Mount Sinai)的研究人员通过分析猕猴的神经活动发现,大脑中专门监测心率、呼吸等身体基本状态的神经元,竟会“劫持”大脑制定决策的过程。

科学家们把心跳加速、血压升高等一系列警觉状态统称为身体的唤醒(arousal)。通常来说,一定程度的唤醒——比如来杯咖啡,有助于提升做决策的表现。

研究人员曾给三只猕猴做过实验,让它们在两个选项中做决定,分别会得到不同量的果汁。不出所料,猴子们的选择总是为了获得更多的果汁。从它们所花的时间来看,一般心跳较快的时候,做决定的速度也更快。

▲实验训练猴子在两个图案中做选择,它们总是会选对应奖励更大的那个图案,做出决定所花的时间与心跳速度有关(图片来源:参考资料[1])

在猴子做决策的同时,研究人员还分析了它们的大脑活动,在两个负责决策的脑区——眶额叶皮层(OFC)和背侧前扣带回(dACC)记录了神经元的电活动。他们发现,虽然两个脑区的大部分神经元主要参与决策过程,其活动状态与做出的决定将获得什么回报有关系,但在大脑的这两个决策中枢,还有大约1/6的神经元与心率波动相关。也就是说,当动物心跳加速或减慢时,这些神经细胞的活动也会随之改变。

然而,心跳加快并不是一定有助于大脑做决策,当心跳极快——身体处于高度唤醒的状态时,会增加大脑判断变慢或做出错误决策的机会。

为了确认高度唤醒状态时会发生什么,研究人员又开展了一项实验。他们通过外科手术关闭了猴子大脑的情绪中枢杏仁核,导致猴子的心率每分钟增加15次。在心跳更快的状态下,猴子在两个选项中做决定的速度反而变慢了。

进一步观察它们的大脑神经活动,研究人员发现,高度唤醒状态似乎还改变了神经元在决策过程中扮演的角色。在两个决策脑区,负责决策的神经元都变少了,而监测身体内部状态的神经元数量略有上升。

▲大脑决策中心的神经活动示意图:负责“价值”和“方向”决策的神经元,受到监测“心跳”等身体状态的神经元的影响(图片来源:参考资料[2];Credit: Rudebeck lab, Mount Sinai, N.Y.)

这一变化意味着,在诸如焦虑、成瘾或某些精神疾病的情况下,高度唤醒的身体状态会“劫持”大脑中的决策回路,影响大脑的高级功能。

注:原文有删减

参考资料:

[1] Atsushi Fujimoto et al., (2021) Interaction between decision-making and interoceptive representations of bodily arousal in frontal cortex PNAS Doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2014781118

[2] Study Shows How a Racing Heart May Alter Decision-Making Brain Circuits. Retrieved Sep. 1, 2021 from https://www.mountsinai.org/about/newsroom/2021/study-shows-how-a-racing-heart-may-alter-decision-making-brain-circuits

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