《Psychoneuroendocrinology》：Social Buffering of the Cortisol Stress Response During the Minnesota Imaging Stress Test in Children
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压力反应的个体差异及其神经机制研究，采用 Minnesota Imaging Stress Test in Children (MISTiC) 任务，通过父母、研究员及独自三种社会缓冲条件，结合唾液皮质醇和α-淀粉酶检测，分析青少年皮质醇及自主神经系统活动的响应差异，发现61%参与者皮质醇显著升高，父母缓冲组显著优于其他两组，但青春期阶段未调节缓冲效果。
Bonny Donzella | Zachary Miller | Nikola C. Tsakonas | Kathleen M. Thomas | Megan R. Gunnar
明尼苏达大学双城分校儿童发展研究所，美国明尼苏达州明尼阿波利斯市
摘要
引言
为了理解个体在生理应激反应方面的差异的神经基础，尤其是下丘脑-垂体-肾上腺皮质系统，以及自主神经系统的差异，我们需要依赖一种能够可靠地提高皮质醇水平并测量自主神经系统活动（如唾液α-淀粉酶）的成像任务。当问题还涉及与社会应激缓冲相关的神经活动时，就需要一个能够根据不同的社会缓冲伙伴显示出不同应激反应的任务。本研究的目的是探讨“明尼苏达儿童应激成像测试”（MISTiC）在包含社会缓冲条件时是否满足这些要求。
方法
180名11至15岁的儿童（其中92名为女性）在MISTiC过程中接受了唾液皮质醇和唾液α-淀粉酶（sAA）的检测。MISTiC是一种基于特里尔社会应激测试（Trier Social Stress Test）设计的社交评估应激任务。参与者被随机分配到三种社会缓冲条件中：单独无缓冲、父母作为缓冲者、研究人员作为缓冲者。缓冲者在多个时间点与参与者进行视听互动。在MISTiC开始前一小时内，分别采集了三次唾液样本用于皮质醇检测，最后一次样本作为基线值（T0）。MISTiC结束后，在T0后的25分钟、35分钟、45分钟、55分钟和65分钟再次采集唾液样本进行检测。
结果
61%的参与者在面对应激源时表现出皮质醇水平显著升高（升高幅度达到115%或以上），大约相同比例的参与者也表现出sAA水平升高。对皮质醇变化的分析显示，不同条件之间存在显著的交互作用（p<.05）。事后检验表明，父母作为缓冲者的效果显著优于单独无缓冲或研究人员作为缓冲者的情况，这表明在这一年龄段的儿童中，父母仍然是有效的皮质醇应激缓冲来源。sAA的唯一显著效应是试验次数的影响（p<.001），自我感知的压力水平也是如此（p<.001）。青春期（早期/中期 vs 晚期）并未调节社会缓冲条件对皮质醇或sAA的影响。
结论
MISTiC能有效提升皮质醇、sAA水平和感知到的压力水平。对于皮质醇而言，所使用的缓冲方式在不同类型缓冲者之间产生了显著差异，这表明该范式适用于评估社会应激缓冲背后的神经系统。与我们的先前研究结果相反，青春期阶段并未影响父母在调节儿童皮质醇反应方面的有效性。
引言
应激反应性和调节的研究是探讨身体和心理健康发展起源的核心（Koss & Gunnar, 2018）。尽管发育过程中的创伤性应激经历可能会带来显著且往往长期的健康后果（Martins et al., 2022），但个体对压力的生理反应存在显著差异（McEwen & Stellar, 1993）。McEwen和Gianaros（2010）指出，大脑是应激反应和调节的核心器官，它既负责解读事件对福祉的威胁程度，也激活生理系统以应对压力。因此，要理解个体在应激反应上的差异，就需要评估参与这些差异产生的大脑系统。然而，所研究的应激源必须能够真正引发关键的应激介导生理反应，尤其是能够激活下丘脑-垂体-肾上腺皮质（HPA）系统和交感神经系统。
HPA系统产生的应激介导激素是皮质醇，它是哺乳动物中最重要的应激介导系统之一（Jo?ls & Baram, 2009）。由于该系统在应激反应中的核心作用，且其动态活动可以通过唾液进行无创检测，因此几十年来一直是人类应激和适应研究的重点（Kirshbaum & Hellhammer, 1989）。多年来，它也是动物和人类发展研究的重点（Gunnar & Vazquez, 2006）。激活和调节HPA轴的通路在动物模型中已有明确的研究（Herman, 2022）。重要的是，这些通路取决于应激源的性质，特别是区分那些涉及疼痛的应激源（会激活脑干通路）和那些涉及威胁解读的应激源（会激活边缘系统和前额叶系统，Jo?ls & Baram, 2009）。
交感肾上腺髓质系统是另一个主要的应激介导系统（Goldstein & Kopin, 2008）。该系统可以通过测量射血前期（PEP）指数进行无创评估。不幸的是，在强磁场的MRI环境中难以获得这一指标。相反，可以使用唾液α-淀粉酶（sAA）作为自主神经系统活动的间接指标（Ali & Nater, 2020）。
最有效的能够提升皮质醇和sAA水平的心理应激任务是特里尔社会应激测试（TSST），这是一种公开演讲任务，同时要求参与者进行心算并接受评价和录像（Kirschbaum et al., 1993）。这种任务是一种社交评估应激源，会让人担心自己的表现受到他人负面评价，对人类来说是一种强烈的威胁（Dickerson & Kemeny, 2004）。在青少年发育期间，社交评价的影响尤为显著（Somerville, 2013）。事实上，对社交评价的敏感性似乎随着青春期的发展而增加，这表明其中涉及神经生物学和激素变化（van den Bos et al., 2014）。
青少年对社交评价的敏感性增强也可能解释了为什么当他们的孩子面临社交评估应激源时，父母在调节HPA应激反应方面的能力会减弱（Hostinar et al., 2015）。父母在调节HPA轴方面的作用强度变化似乎更多与青春期有关，而非年龄（Doom et al., 2015）。Doom及其同事（2015）仔细筛选并选择了11.7至15岁的青少年，将青春期早期（Tanner阶段1和2）和中期/晚期（阶段3、4和5）的青少年数量大致相等。这些青少年被随机分配到父母缓冲组或研究人员缓冲组。在青春期前的儿童中，父母作为缓冲者的效果明显优于研究人员。而在青春期中期的儿童中，父母和研究人员作为缓冲者的效果没有差异。
目前尚不清楚导致父母作为皮质醇应激缓冲者作用变化的神经机制。不过，我们知道青春期对大脑发育的许多方面都有显著影响，尤其是社会大脑相关方面（Andrew et al., 2021）。然而，为了研究与社交缓冲相关的神经变化，我们需要一种能够可靠提升皮质醇水平的成像任务，并且该任务能够根据不同的社会缓冲伙伴显示出差异化的皮质醇反应。
许多研究HPA轴激活和调节的成像任务使用了TSST的变体，通常依赖于数学部分，因为基于任务的脑激活分析需要离散的事件标记（例如，蒙特利尔应激成像测试或MIST；Dedovic et al., 2005）。尽管用于成人的TSST版本通常比用于儿童的版本更有效（参见Seddon et al., 2020与Goodman et al., 2017），但MIST及其类似任务在大约50%的参与者中仅能产生相对较小的皮质醇反应。据我们所知，像MIST这样的纯数学任务在儿童或青少年中无法有效提升皮质醇水平，尽管已有修改版的MIST被用于研究青少年的大脑激活（例如，Celen et al., 2024）。
我们之前报道了一种适用于MRI扫描器的成像任务，该任务调整了TSST的口语和数学部分（明尼苏达儿童应激成像测试，MISTiC，Herzberg et al., 2020）。在当前论文中，我们描述了使用MISTiC在三种社会缓冲条件下评估皮质醇和sAA的反应：父母缓冲、友善的女性研究人员缓冲以及无缓冲（即单独）。HPA轴一直是研究人类和其他动物社会应激缓冲的重点（Hennessy et al., 2009）。本研究扩展了我们之前发表的工作，这些工作评估了儿童在传统行为版本的TSST中的父母和研究人员缓冲条件（Doom et al., 2015, Hostinar et al., 2015）。值得注意的是，之前的研究中没有单独条件。因此，虽然在青春期的青少年中我们没有发现父母和研究人员作为缓冲者的差异，但我们不知道如果与标准单独条件相比，这两种类型的社会伙伴是否会影响皮质醇反应。也就是说，尽管随着青春期的发展，父母和研究人员作为缓冲者的有效性可能没有差异，但他们可能仍然比单独面对应激源时更有效。
在当前论文中，我们检验了三个假设：（1）MISTiC能够在大多数参与者中有效提升皮质醇和sAA水平。因此，我们预测会复制Herzberg及其同事（2020）报告的皮质醇结果。（2）与单独无缓冲条件相比，父母作为缓冲者的青少年皮质醇反应会较小或更快恢复到基线水平。（3）青春期中期的青少年表现出较少的父母缓冲效果。我们没有预测研究人员作为缓冲者的效果是否会与单独条件不同。假设3与我们的早期研究（Doom et al., 2015）以及青少年发展过程中对朋友或其他人的依赖增加的趋势一致（Helsen, Vollebergh & Meeus, 2000）。由于样本量不足，我们未能将性别作为条件之外的因素纳入分析，但在补充材料中的敏感性分析中考虑了PNEC要求的可能的性别效应。
部分摘录
参与者
参与者为186名11至15岁的青少年（其中97名为女性，平均年龄12.97岁，标准差1.05岁），他们来自希望孩子参与研究的家庭登记名单。排除标准包括早产（<37周）、严重的医疗或神经系统疾病、使用全身性糖皮质激素或植入金属物（如牙套），这些情况可能对MRI扫描产生负面影响。经过筛选并同意参与后，参与者被随机分配到不同的条件组
皮质醇的统计功效分析
使用G?Power方法对主要皮质醇模型进行了功效分析。基于皮质醇测量值的平均相关性为0.81，α值为0.05，我们的统计功效为0.80。虽然我们没有设置性别与条件的假设，但根据PNEC期刊的要求，需要对性别和条件进行统计分析。由于样本量不足，无法分析性别、青春期和条件的交互作用。这部分分析的结果作为补充材料提供
讨论
结果清楚地表明，MISTiC引发了显著的皮质醇反应。这是第二项发现这种应激任务能提升青少年皮质醇水平的研究（Herzberg et al., 2020）。61%的参与者皮质醇水平升高了115%或以上，这通常是判断显著变化的常见标准（Miller et al., 2013），这也是该年龄段TSST反应的典型表现（例如，Doom et al., 2015）。该任务还引发了显著的sAA变化
作者说明
本研究得到了美国国立卫生研究院R01 HD095904项目的资助（资助对象为MR Gunnar和KM Thomas），部分资金来自美国国立卫生研究院的国家转化科学促进中心（grant UM1TR004405）。
作者贡献声明
Zachary Miller：撰写、审稿与编辑、项目管理、数据管理。Nikola C. Tsakonas：撰写、审稿与编辑、数据可视化、数据管理。Bonny Donzella：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、项目管理、数据管理。Kathleen M. Thomas：撰写、审稿与编辑、监督、资金筹集、概念构思。Megan R. Gunnar：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、资金筹集、正式数据分析利益冲突声明
作者对所报告的研究负责。
该研究获得了明尼苏达大学人类受试者审查委员会的批准。
作者参与了研究的概念和设计、数据分析和解释、手稿的起草或修订，并同意提交最终版本。
作者与提交手稿中提到的任何公司没有关联、财务协议或其他利益关系。
