认知压力与心率变异特性研究

论文摘要

心理压力是生理和心理健康的重要影响因素,对人的日常生活和工作效率也产生严重影响。寻找实时便捷的心理压力评估与检测方式,对防止慢性心理压力的形成并造成不可逆转的健康损伤有着重要的意义。随着可穿戴技术的发展,实时非入侵式的生理信号的采集与分析已经成为可能,这促使越来越多的研究开始关注生理信号用于监测和评估压力的可行性,以实现心理压力的客观测量。另一方面,心理压力作为机体对外界变化（例如刺激信号）做出评价后的反应,与个体调节情绪、认知和行为以适应变化的能力（即自我调节）有关。已有研究表明,自我调节能力与个体的教育与事业成就、社会经济地位和健康状况存在密切联系。因此,对不同压力情况下的个体的生理信号变化程度的研究也有可能解释自我调节及其对上述三个重要方面的影响。心率变异性（Heart rate variability,HRV）蕴含着关于自主神经系统（Autonomic nervous system,ANS）的可靠信息,已经作为心理压力和自我调节的生物标志物被广泛研究。以往的研究表明,HRV的一些度量指标与心理压力和自我调节状况存在显著的关联性。然而,在HRV评估压力的研究中,不同实验室的研究方法和结果之间存在着异质性,尚无统一的结论和解释。此外,以往的实验研究发现静息HRV与自我调节存在显著性关系,却甚少关注HRV反应性与自我调节的关系,而且HRV与成就和健康之间的关系仍然未知。本文试图使用大学生受试者在不同压力状态下重复测量的心电数据研究HRV的时域、频域和非线性指标是否可以可靠的追踪压力的变化,探索已有研究结果之间差异的原因。我们进一步分析静息HRV指标和认知压力导致的HRV指标变化量与受试者大学的平均学业成绩之间的关系,以探索使用HRV预测自我调节的长期成果的可能性。本文采用心算任务作为压力诱发源,采集36位健康受试者在完成两种难度心算任务时重复测量的心电信号,共有28位受试者完成整个实验并获得高质量的心电数据用于后续分析。心电信号经过滤波处理后,采用QRS波检测算法准确识别R波位置并得到R-R间期和即时心率数据。（1）短期HRV指标追踪急性压力的变化。采用时域、频域、非线性方法获得在各个任务阶段的42个HRV指标。分析重复测量的HRV指标的可靠性,并调查HRV指标是否可以有效的区分不同压力水平并追踪压力的变化。结果显示,时域指标 AVNN,RMSSD,SDSD,频域指标 LFnorm,HFnorm,lnHF,HF-Skewness,HF-Kurtosis 以及非线性指标 SD1,SD12,α1,系数 D,系数 E可以有效的区分不同的压力水平。此外,8个指标同时符合绝对可靠性和相对可靠性标准,但这些指标并不能有效区分不同的压力水平。上述结果表明HRV指标的可靠性较好并不等同于其可以可靠地追踪压力的变化。另一方面,HRV用于压力评估时各实验室的研究结果不一致可以部分归因于某些指标不能有效区分不同的压力水平。（2）静息HRV和认知压力诱发的HRV变化量与大学阶段平均成绩的关系。在28名有效受试者中,26名来自同一本科专业班级（占总人数34人的76.4%,没有被收入的8人成绩排名处于随机分布的位置）,这26名受试者的数据用于本研究。采用Pearson相关分析计算各HRV指标与学生本科期间平均绩点（Grade point average,GPA）之间的相关性。结果显示,静息HRV指标LFnorm,HFnorm,lnHF,α1与GPA有显著相关性（p<0.05）,相关系数分别-0.54,0.54,0.48和-0.43。此外,指标AVNN,LFnorm,HFnorm,lnHF,D,E和SD12从ES1 到 DS1阶段的变化与GPA显著相关,且这些指标的波动幅度的大小与GPA呈显著的正相关。这些结果提示短时HRV反映受试者内在的自我调节能力,从而可能预测自我调节的长期结果。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈盈月

导师: 詹长安

关键词: 心率变异性,认知压力,自我调节,可靠性,成绩

来源: 南方医科大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 生物学,生物医学工程

单位: 南方医科大学

基金: 国家自然科学基金项目(No.61271154)

分类号: R318

总页数: 72

文件大小: 3797K

下载量: 186

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