基于事件相关电位P300 探讨顺腹式呼吸训练对情绪反应的调节效应

张鑫政 王 莹 吕嘉轩 张佳蕾 董晶晶 李航宇 魏玉龙

1.北京中医药大学针灸推拿学院，北京 100029；2.新奥集团新绎健康科技有限公司，河北廊坊 065001

现代认知神经科学认为情绪反应是包含大脑认 知、神经组织兴奋、身体行为决策等一系列综合复杂反应的过程[1-2]，情绪反应过长或过激都会对人体健康造成负面的影响[3]。中医气功疗法对此具有良好的防治效果[4]。本课题组前期研究发现，气功训练可以有效改善情绪反应的负面影响[5-11]。本研究在此基础上继续挖掘顺腹式呼吸训练对人体情绪反应的调节效应，以大脑电信号的事件相关电位（event-related potential，ERP）P300 为观察指标，探究顺腹式呼吸训练对情绪反应的调节效应。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究于2020 年6 月至9 月招募并培训新奥集团新绎健康科技有限公司的健康在职员工48 名，其中男21 名，女27 名。按随机数字表法将其分为A 组和B 组，每组24 名。A 组采用调身操作，B 组采用调身操作协同顺腹式呼吸训练。本研究通过北京中医药大学医学伦理委员会审核并同意实施，员工及其家属均自愿签署知情同意书。两组工作环境一致，年龄、性别比较，差异无统计学意义（P ＞0.05），具有可比性。见表1。

1.2 研究方法

1.2.1 干预措施 A 组采取调身操作：两足平行分开与肩同宽。两臂如抱球状。微屈膝，松肩，坠肘，虚腋；舌抵上腭，下颏微内收，两目微闭。B 组在调身操作基础上加入顺腹式呼吸训练。顺腹式呼吸：①感觉自然呼吸时胸廓内压的变化；②缓慢使气息下降；③吸气时，腹部自然隆起，呼气时，腹部自然回缩；④保持慢、细、匀、长的呼吸操作。两组培训2 周，培训期间干预措施实施时间为60 min/次，5 次/周。培训完成后开始干预，40 min/次，5 次/周，干预6 周。

1.2.2 仪器及测试方法 本研究仪器采用美国Neuroscan 公司生产的Nuampa40 通道脑电图/ERP 信号分析系统及国际标准10-20 系统37 导联Ag/AgCl 电极帽（Quik-Cap37）。干预前后各测试一次，对A、B 两组数据记录统计。

声音刺激选用标准Oddball 听觉范式，分为标准刺激（占比70%）和偏差刺激（占比30%）。标准刺激为钟声，强度70 dB，持续时间1 s，共出现210 次。偏差刺激为中国情感数码声音系统[12]中的情绪声音，按愉悦度高低分为正、中、负性3 种类型，每种类型30 个，每个持续1 s，强度70 dB。两种刺激通过编程以伪随机形式出现，即两个偏差刺激不相邻。刺激声音通过有线耳罩式耳机播放，每100 个刺激休息1 min。

1.3 观察指标

研究对象脑区划分为额极区（FP1、FP2）、额区（F3、F4、Fz）、额中央交界区（FC3、FC4、FCz）、额颞交界区（FT7、FT8）、颞顶交界区（TP7、TP8）、中央区（C3、C4、Cz）、中央顶交界区（CP3、CP4、CPz）、顶区（P3、P4、Pz）、前颞区（F7、F8）、中颞区（T7、T8）、后颞区（P7、P8）、枕区（O1、O2、Oz），共12 个脑区。见图1。根据Curry 7 分析软件总平均图确定P300 峰值，分析时程为290～450 ms，此时的最大正向波即为P300，分别记录两组干预前后的各脑区P300 峰值。两组脑区功率采用脑电地形图表示。

图1 脑区分布

1.4 统计学方法

采用SPSS 22.0 对所得数据进行统计学分析，正态分布的计量资料采用均数±标准差（）表示，比较采用t 检验；偏态分布计量资料的描述以中位数（四分位数间距）[M（Q）]表示，比较采用秩和检验。计数资料采用例数表示，比较采用χ2检验。以P ＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组干预前后各刺激下的P300 峰值比较

两组干预前各刺激下P300 峰值比较，差异无统计学意义（P ＞0.05）。干预后，B 组正、中性刺激下的顶区、枕区及中性刺激下的后颞区P300 峰值均低于A 组，负性刺激下的颞顶交界区、后颞区、枕区P300 峰值均低于A 组，差异有统计学意义（P ＜0.05）。见表2～4。

表2 两组干预前后正性刺激P300 峰值比较[μV，M（Q）]

2.2 两组干预后各刺激下部分脑区事件相关电位波形图

干预后，B 组部分脑区[“2.1”中差异有统计学意义（P<0.05）的脑区]各刺激下P300 峰振幅均低于A组。见图2～4。

图2 两组干预后正性刺激下事件相关电位波形

2.3 两组干预后各刺激下脑区功率比较

干预后，B 组各刺激下的脑区功率均低于A 组。见图5～7。

表3 两组干预前后中性刺激P300 峰值比较[μV，M（Q）]

表4 两组干预前后负性刺激P300 峰值比较[μV，M（Q）]

图3 两组干预后中性刺激下事件相关电位波形

图4 两组干预后负性刺激下事件相关电位波形

图5 两组干预后正性刺激下脑区功率

图6 两组干预后中性刺激下脑区功率

图7 两组干预后负性刺激下脑区功率

3 讨论

情绪反应可诱发人体的自主神经活动[13-14]，而顺腹式呼吸则对自主神经有着良性的调控作用[15-18]，那么其能否从认知层面对情绪反应产生影响呢？基于此，本研究选择利用ERP 技术从认知层面观察顺腹式呼吸对情绪反应的影响。

ERP 是大脑认知过程中对靶刺激所产生的神经电信号反应[19-21]。而其中P300 代表了大脑认知过程中对刺激的注意分配程度[22]，其电位振幅越高代表大脑被影响的程度越深[23]。也有文献指出P300 能够反映不同情绪刺激下大脑注意程度的区别，情绪强度越强则P300 振幅越高[24-25]。

本研究结果显示，干预后A 组的反应脑区集中在大脑中央偏右，提示右侧大脑半球在情绪反应中有较重要的作用，与既往研究相符[26]。而B 组的反应脑区则集中在大脑中央，提示在顺腹式呼吸训练下的脑区反应呈现辐射方向的“逆转”趋势，且正、中性刺激下顶区反应降低，显示大脑顶叶腹侧面涉及大脑情景记忆及情绪体验的功能[27]，提示顺腹式呼吸有助于平衡左右大脑情绪反应功能，能起到保持情绪稳定的作用。干预后，B 组在中、负性刺激下枕区与后颞区的P300 峰值低于A 组，提示负性情绪能够引发颞区与枕区激活，与既往研究相符[28-30]。负性刺激相对于正、中性刺激有更高的惊吓成分，由此可以看出顺腹式呼吸训练也有提高人们抵抗惊吓及噪音干扰的安神效果。本研究是以声音刺激后的大脑反应为主要指标，如果对同一组干预前后的数据进行比较，则无法排除在同一声音刺激条件下的记忆效应，因此只能通过平行对照组抵消差异，故未进行同一组干预前后比较。

综上所述，顺腹式呼吸操作能够调节降低人体的情绪反应，且主要作用于右脑，并具有安神定志的作用。