大学生知觉控制感与皮质醇觉醒反应的关系*

施 霞 咸桂彩 胡克祖

天津职业技术师范大学职业教育学院 300222 E-mail:shix@tute.edu.cn

下丘脑-垂体-肾上腺皮质(hypothalamic-pituitary-adrenal cortex axis,HPA)轴是人体应对应激源最重要的生理系统之一[1]。皮质醇是HPA轴的最终产物。皮质醇的分泌遵循昼夜节律:晨醒时皮质醇水平较高,然后在一天中稳步下降,直至午夜降至最低[2]。皮质醇觉醒反应(Cortisol awakening response,CAR)是指晨醒后30～45分钟内皮质醇水平迅速升高达到峰值,并在晨醒后1小时左右恢复到基线水平的过程[3]。CAR是HPA轴在自然环境下的重要特征,与在实验室环境下HPA轴的指标相比,CAR与个体身心健康的相关更大,是当前应激领域研究新的热点[4]。一系列研究发现CAR与心理社会应激等心理因素相联系[5-7]。例如,工作压力大的个体CAR会升高,这预示着CAR也许是个体在面对挑战时神经内分泌激活程度的标志[3]。因此,Stalder等人提出了CAR的“促进功能假设”(boost hypothesis),认为CAR为个体从休息状态到活动状态提供神经内分泌能源,反映了对即将到来一天的心理负荷的预期[8]。在一定范围内,CAR的适度升高有利于个体能更好地应对一天中将要面临的挑战,为应激反应做出充足的准备。

个体的应激反应受自身认知因素的影响,其中一个重要的因素是对应激源的知觉控制感。知觉控制感(perceived control)是指个体相信自己能够直接影响自己的状态和行为而实现所期望结果的程度[9]。动物研究发现缺乏或失去控制与HPA轴应激反应相关,对行为结果的不可控会导致促皮质激素和皮质醇的释放[10]。人类研究也表明控制感是可能影响应激反应的因素之一。例如,Hancock和Bryant发现知觉控制感比较低的创伤后应激障碍患者更容易对应激源产生回避行为[11]。在暴露过程中恐怖症患者较高的知觉控制感与较低的皮质醇反应相联系[12]。知觉控制感能够调节家庭社会经济地位与日常皮质醇水平之间的关系,高控制感作为缓冲,抵消了低家庭社会经济地位对健康相关生理过程的影响[13]。最近,Liu等人采用特里尔社会应激测试范式探讨了知觉到的主观控制感和急性应激下的皮质醇反应之间的关系,结果发现参与者知觉到的控制感越低,皮质醇的应激反应越大[14]。但是,Bollini等人通过改变噪音的强度来操纵研究对象的知觉控制感水平,发现知觉控制感并不影响应激反应[15]。

关于知觉控制感与CAR之间的关系,目前研究比较少。国外仅有一项研究让老年人连续两天每天醒来、晨醒后30分钟测量唾液皮质醇并在就寝前完成每日心理、情绪和身体状态的日记报告。结果发现,前一天的缺乏控制的感觉与第二天较高的CAR有关;但早晨的CAR不能预测当天晚些时候的控制感[16]。然而,这项研究仅通过醒来和醒来后30分钟两个时间点的皮质醇水平来计算CAR,研究发现女性的CAR高峰有可能在醒后45分钟[17],这两个时间点的测量不能对CAR做出可靠的估计。根据最近的CAR采集指南,要准确地考察CAR,每天至少在3个时间点取样[8,18]。由此可见,知觉控制感与CAR之间的关系仍需要探索。此外,该研究结果是在西方背景下以老年人为研究对象取得的,对于中国大学生是否同样适用?

综上,本研究将探讨中国大学生CAR的特征以及与知觉控制感的关系,验证CAR的“促进功能假设”,同时为大学生相关心理问题的有效干预提供理论参考。由于CAR高度依赖于状态因素[18],捕捉日间水平的CAR和知觉控制感可以对知觉控制感与CAR的关系进行更准确的评估。因此,在本研究中对同一对象采集了3天的知觉控制感和CAR数据,通过纵向数据考察大学生知觉控制感和CAR之间的动态关系。根据前面提到的CAR的“促进功能假设”:CAR代表了对未来一天生活事件的生理准备,本研究假设大学生当天的知觉控制感越低,CAR越高。

1 对象与方法

1.1 对象

通过校园网招募70名在校大学生参与研究。为了控制可能影响CAR的因素,在实验前通过电话筛选研究对象。根据已有研究确定研究对象排除标准为:①精神或神经疾病史;②内分泌紊乱疾病史;③其它重大慢性生理疾病史,如糖尿病、心脏病、癫痫,偏头痛;④脑部损失病史;无头部创伤;⑤长期服用抗精神病药物、神经类药物或肾上腺皮质激素类药物;⑥长期服用其它药物;⑦生活作息长期昼夜颠倒;⑧近6个月重要手术;⑨酗酒(每天大于2次),吸烟过度(每天大于5支);⑩怀孕。最终共招募到合格研究对象70名(其中男生49名,占70%),年龄为18～28(22±1.78)岁。本研究得到天津职业技术师范大学伦理委员会的批准。所有研究对象均签署知情同意书,并获得金钱作为报酬。

1.2 方法

1.2.1 皮质醇收集套装及监控装置 ①唾液采集管:采用德国Sarstedt公司生产的一次性唾液采集试管收集唾液,唾液管中的棉球为无菌和一次性使用。②用于评价研究对象依从性的电子药盒:采用瑞士AARDEX公司制作的药物事件监测系统MEMS TrackCap containers(MEMS 6 TrackCap Monitor)。主试提前将编好号码的唾液采集试管放在电子药盒中,记录研究对象每次打开电子药盒的时间。③用来监控和记录研究对象的睡眠情况和起床时间的手表Motionwatch8(Camntech,UK)。由于监控手表数量有限,其中部分研究对象采用小米手环进行假监控。

1.2.2 知觉控制感量表(Perceived stress scale,PSS) 是目前国内外用于测量个体知觉到压力水平的最常用的研究工具之一[19]。其中一些研究者通过探索性因素分析发现PSS可以分为“紧张感”和“失控感”两个维度[20]。参照Adam等人的研究[16],采用知觉压力量表4道题版本(PSS-4)作为知觉控制感量表在CAR采集当天早晨醒来测量第一份唾液样本后对当天的知觉控制感进行自我报告。这4道题分别是:你感到无法掌控今天发生的事情;你感到有信心处理好今天遇到的个人问题;你感到今天的事情都在你的控制之中;你感到今天遇到的问题将不能得到解决。其中第二道题和第三道题为反向计分。问卷采用5点(0～4)计分,得分越低,代表体验到的主观控制水平越高。同时,为了控制唾液采集前一天的知觉控制感,要求研究对象在采集唾液前一天晚上就过去一天的知觉控制感水平进行自我评价。在本研究中该量表的Cronbach's α系数为0.78。

1.2.3 研究流程 首先,邀约合格研究对象到实验室,填写知情同意书和相关个人信息(包括性别、身高、体重和父母受教育程度等人口统计学信息)。其中父母亲受教育程度(取高者)为6级:1=小学或小学以下;2=初中;3=高中;4=大学;5=硕士;6=博士。然后,由研究者根据CAR采集指南指导唾液采集过程及方法[8,18]:①在睡前带上监控手表,把采集套装放在床头以便第二天早晨醒来就能够采集唾液。在采集唾液前一天临睡前填写知觉控制量表。②要求采集唾液期间早上6～8点之间醒来,以控制觉醒时间的影响,并至少睡7小时以上。在早晨醒来+0 min、+30 min、+45 min打开电子药盒,根据试管编号大小依次取出试管,揭开最上面的盖子,拿出棉球,把棉球放进嘴里轻轻咀嚼2分钟(期间不要拿出或者吐出棉球)后放回试管并紧紧的盖上盖子。在这期间要求对象不能吃东西和刷牙以避免污染唾液。③在试管帖纸上写上采集的日期和具体时间。④在完成第一份唾液样本的采集后,在日志上填写起床时间、第一份唾液样本的采集时间、当天的知觉控制感问卷和唾液采集前一晚的睡眠质量。睡眠质量通过让对象在一条长为10cm直线上做标记进行测量,0cm代表“非常坏”,10cm代表“非常好”。待掌握采集方法后发放唾液采集套装、唾液采集须知、日志纸及问卷。主试在唾液采集前晚通过短信提醒采集时间。研究流程图见图1。

图1 研究流程图

此外,以往研究表明女性排卵期CAR有所上升[21]。为此,要求女性研究对象测试时避开排卵期。唾液采集一共持续3天,每名大学生一共收集9份唾液样本。唾液样本在2天内交到实验室冷冻保存。

1.2.4 皮质醇分析和CAR计算方法 唾液样本在交到实验室后,立即放入零下20°C的冰箱内保存。唾液样本分析前,在3000转/分钟的速度下离心5分钟将样本解冻分离,使用电化学发光免疫法(ECLIA,Cobas e601,Roche Diagnostics,Mannheim,Germany)分析样本中的皮质醇水平。在皮质醇浓度检测过程中,参数设置为:敏感性(下限)0.500 nmol/L ;测验范围是0.5～1750 nmol/L。批间检测变异型小于8%,批内检测变异小于6%。

CAR计算指标采用文献中常用的CAR计算方法-曲线下增加面积AUCi(Area under the curve with respect to the increase)计算:(S1+S2)× 0.5/2 +(S2 + S3)× 0.25/2-S1*(0.5+0.25)(S1,S2,S3分别对应醒来+0分钟,+30分钟和+45分钟的皮质醇水平)[22]。示意图见图2。

图2 皮质醇觉醒反应曲线下增加面积(AUCi)的示意图

1.3 统计处理

在本研究中每名大学生采集3天的CAR,CAR数据嵌套在个体中。同时,CAR受状态影响,存在个体内差异[18]。虽然传统的一般线性模型可以对CAR数据进行分析,但使用多层回归模型可以更灵活、更有效地分析数据。多层回归模型的一个明显优势是它对重复测量分析中缺失数据的稳健性,模型允许丢失数据意味着研究者的资金不会被不必要的数据排除所浪费[23]。因此,本研究中使用HLM6.08软件对数据进行多层统计分析。此外,前人研究发现睡眠质量会影响CAR,睡得不好可能会导致CAR减小[24]。醒来时间,身体质量指数(Body Mass Index,BMI)和父母受教育程度也会影响皮质醇水平[25-26]。为了排除这些因素对CAR的影响,采用回归分析进一步探讨在控制了睡眠质量、醒来时间、前一天知觉控制感以及BMI和父母受教育程度后当天的知觉控制感与CAR之间的关系。两个层次的模型简要说明如下:因变量是CAR,自变量是CAR采集当天的知觉控制感(第一层),控制变量分别是醒来时间,睡眠质量和前一天的知觉控制感(第一层),BMI和父母教育水平(第二层)。所有的连续变量在进入模型前以总体均值做中心化变换。

2 结 果

2.1 依从性检验

所有采用监控的大学生手表报告的起床时间与自我报告的起床时间差异小于5分钟。对真实监控组(n=114)和假监控组(n=84)的CAR进行差异比较,结果发现这两组的CAR没有显著差异(t=0.003,P=0.997;真监控组:Mean=1.710 nmol/L,SD=3.454;假监控组:Mean=1.708 nmol/L,SD=3.238)。因此,在本研究中认为所有研究对象都遵照研究时间要求。

2.2 描述性统计

每名研究对象采集3天的唾液,提供9份唾液样本。70名大学生共提供210天的630份唾液样本,但其中有12天中的样本唾液量不足无法分析,数据被删除,最终获得198天有效数据。

皮质醇浓度的原始值范围为5.84 ～49.26nmol/L。CAR(AUCi)的平均值为1.71mol/L,标准差为3.35。此外,对198天CAR峰值出现的时间点分析发现,有50天(25.3%)出现在醒来时,106天(53.5%)出现在醒来后30分钟,42天(21.2%)出现在醒来后45分钟。各变量的描述统计如表1所示。

表1 研究变量的描述性统计

对3个时间点的唾液皮质醇含量进行单因素重复测量方差分析显示,时间主效应显著(F=38.446,P<0.001)。事后比较分析显示醒来后30分钟(时间点2)的唾液皮质醇水平显著高于醒来时和醒来后45分钟的唾液皮质醇水平(P<0.01)。3天的CAR结果见图3。

图3 x轴表示采样的时间点,y 轴表示3天内各个时间点上皮质醇的平均值;误差线是平均值的标准误

2.3 多层回归分析

为了检验多水平分析的适用性,首先计算了CAR的个体间变异与总变异的之间的比例(ICC)。ICC是0.28[3.074/(3.074+7.969)],适合采用分层回归模型。根据Simmons等人的建议[27],如果分析中包含控制变量,为了确保纳入控制变量的透明度和加强当前结果的稳健性,需要分别报告有无控制变量的统计结果。因此,首先在没有任何控制变量的情况下提出主要模型,然后再加入控制变量。结果发现,知觉控制感问卷得分显著预测CAR(AUCi)(P<0.05)。因为知觉控制感问卷分数越高,代表主观知觉到的控制感越低,所以当天的知觉控制感越低,CAR越高。纳入控制变量后,知觉控制感问卷得分仍显著预测CAR(P<0.05),见表2。

表2 HLM分析结果

3 讨 论

本研究以健康大学生为研究对象,考察了知觉控制感与皮质醇觉醒反应之间的关系。结果表明,早晨醒来45分钟内皮质醇水平显著升高,醒来后30分钟的唾液皮质醇水平最高。这一结果与以往CAR的研究结果基本一致,证明了中国文化背景下的大学生群体也会出现CAR现象。更重要的是,跟预期一致,当天的知觉控制感越低,皮质醇觉醒反应越高。排除醒来时间,睡眠质量,前一天的知觉控制感水平,BMI和父母教育程度等控制因素后,结果仍然显著。

一些研究者假设,不可控感是触发HPA轴激活的特定应激源维度[28],前人许多研究都支持这一观点。例如,Liu等人发现对于健康人群,低主观控制感的大学生在面对急性应激时的皮质醇反应增强[14]。本研究拓展了之前Adam等人对老年人的知觉控制感和CAR关系的研究[16]。在该研究中,前一天的知觉控制感与第二天的CAR相关,但当天的知觉控制感和CAR并没有关系。而在本研究中,前一天的控制感并不能预测第二天的CAR,当天的知觉控制感能够预测CAR。分析结果不一致的原因,可能是之前的研究并没有在测量CAR的同时测量知觉控制感,而是在晚上回顾一天的知觉控制感,测量的知觉控制感不太准确。同时,前文提到在这个研究中仅仅在醒来和醒来后30分钟两个时间点的皮质醇水平来计算CAR,研究发现女性的CAR高峰有可能在醒后45分钟[17]。本研究中,根据最近的CAR采集指南在45分钟内3个时间点采集唾液样本测量CAR[8,18],同时让研究对象报告主观控制感,采用更加准确的AUCi指标,发现当天的知觉控制感显著负向预测CAR。

以往关于应激与CAR的关系研究中,结果并不一致。例如,有研究发现应激水平越高的个体CAR增加[29]。相反,另一些研究则发现应激水平高的个体中,CAR减小[30-31]。此外,Harris等人发现,健康的女性自我报告的工作应激或工作量对CAR没有影响[32]。当前的发现可以为这种不一致提供解释。以往文献中对于“应激”一词的定义可能是模糊的。一些研究者认为“应激”是一个一维结构的概念[28],然而并非所有的应激源都是相同的,导致一致的生理反应,只有特定类型的应激源与皮质醇升高有关。因此,造成应激与CAR之间关系差异的原因可能是感知到的控制感不同。应激对CAR的影响可能受到控制感维度的影响,同样的应激水平,知觉到的控制感水平不一样,导致对CAR的影响不一样。

对于CAR功能的解释仍然存在争议,大多数研究者支持CAR的“促进功能假说”--即较高的早晨CAR水平具有适应性,因为它们提供资源帮助个体满足一天的能量需求[3]。本研究结果也支持了“促进功能假说”,CAR随着每天的状态发生变化,未来一天的面临的挑战越大,知觉控制感越低,CAR越高。同时,研究结果也显示了CAR的双重功能:它既是个体能量和行为状态的重要指标,也是心理社会因素和情感体验的反映。有证据表明,控制感比恐惧或其他负性情绪对HPA轴的影响更重要,厘清控制感如何与HPA轴相互作用,可能对发展减压技术特别重要。适应负荷理论提出,HPA轴系统在应激过程中的持续运转会引发身心疾病[33],短期应激水平较高,知觉到的控制感较低,可以通过提升CAR来面对挑战,但长期高负荷的应激会导致HPA轴钝化,诱发多种情绪问题。因此,可以通过心理干预提高知觉控制感,提高心理弹性,减少CAR的长期持续上升,进而减少应激的负面反应。

虽然这项研究为HPA轴和身心健康的关系提供了重要证据,但是仍然存在局限性。首先,这项研究由大学生样本组成,未来还需要研究各年龄阶段人群以提高研究结果的可推广性。第二,本研究不能推断出感知到的控制感和CAR之间的因果关系。未来可以采用纵向研究探索知觉控制感和CAR的因果关系,以便更深入地理解皮质醇在帮助个体对环境作出反应的适应性作用,以及在何种情况下皮质醇的功能可能出现异常并导致疾病。最后,尽管在研究中对部分对象起床时间进行了监控,但仍有一部分对象没有采用电子监控手段,根据Stalder等人发布指南的要求[8,18],未来的研究中应该对所有对象进行全面监控。

总之,本研究发现当天主观知觉到的控制感能够预测CAR,主观感知的控制水平越低,CAR越大。这一发现表明,主观上的知觉控制感是调节CAR重要的心理因素,知觉控制感较低导致神经内分泌能量的增加,为即将到来的一天做好充足的准备。这一结果可以解释以往研究中应激水平和CAR之间关系的不一致性,同时强调了HPA轴反应中主观感知控制的重要性。未来的研究应侧重于设计干预措施,以增强个体对应激源的感知控制,并检验这些干预措施的有效性。