内心其实知道你是错的：与感知错误相关的心率变化

《Biological Psychology》：The heart knows you are wrong: Heart rate modulations associated with perceptual errors

意识体验与自主神经系统反应的关联性研究：通过心率变异性分析特征整合中的错觉与正确反应差异

　　

玛丽亚·I·科博斯|佩德罗·M·格拉|安娜·B·奇卡

西班牙格拉纳达大学（UGR）实验心理学系

摘要

主观体验虽然可能不准确，但却是丰富的。当任务需要整合特征时，这些特征可能会被错误地整合，从而产生错觉。一些研究探讨了与主观感知及正确/错误特征整合相关的大脑反应，尽管在这一领域中，周围神经系统的作用大多被忽视了。本研究的主要目的是探讨心率是否受到特征整合感知过程的影响。实验采用了一种颜色-形状辨别任务，调整后使得正确识别（命中）的比例为70%，错误识别（错觉）的比例为30%。在50%的试验中，目标出现前会先播放一个音调以调节相位警觉性。此外，通过在实验结束时引入一个意外属性，研究了自上而下的期望对特征整合的影响。行为结果表明，相位警觉性并未影响特征整合；然而，当存在警觉信号时，反应速度更快。正确整合特征（命中）所引发的反应速度比错误整合特征（错觉）更快。心率确实受到特征整合的影响，表现为错觉时的减速模式比命中时更为明显。那些意识到或未意识到期望操纵的参与者表现出相反的心率模式，这可能反映了他们在准备策略和内部错误监控方面的差异。这些发现表明，周围神经系统对不同的视觉体验有不同的反应，强调了在感知研究中考虑周围生理指标的必要性。

引言

认知神经科学研究主要集中在探讨认知过程与中枢神经系统（CNS）活动之间的关系。然而，CNS始终与周围神经系统（PNS）保持沟通（Craig, 2009; Critchley et al., 2005, Critchley and Harrison, 2013, Park et al., 2014, Tallon-Baudry et al., 2018），PNS由一系列传入和传出神经组成，维持着两者之间的持续交流（Armour and Ardell, 2004, Park et al., 2014, Tallon-Baudry et al., 2018）。因此，要理解注意力或感知等认知过程，不仅要研究我们在注意或感知时大脑中发生了什么，还要研究这些过程如何调节PNS的活动。目前，多项研究强调了PNS在情绪领域（Seth, 2013, Van Diest et al., 2009, Vila and Guerra, 2010）以及某些认知过程（如学习、记忆和注意力）中的重要性（Thayer & Lane, 2009）。

研究PNS的一种方法是将外部事件（刺激）的发生与心率（HR）等周围生理指标联系起来。在注意力领域，已经发现心率减速-加速的模式与不同的注意力状态之间存在一致的相关性（Lacey & Lacey, 1978）。例如，心率减速与定向反射（Barry and Tremayne, 1987, Sokolov, 1963, Vila et al., 2007）、注意力需求增加（De Pascalis et al., 1995, Dehais et al., 2011, Ribeiro and Castelo-Branco, 2019, Salvia et al., 2012, Zimmer et al., 1990）、刺激检测（Barry and Tremayne, 1987, Cobos et al., 2019, Motyka et al., 2019, Park et al., 2014）或准备过程（Graham and Clifton, 1966, Jennings et al., 2009, Jennings and van der Molen, 2005, Lacey and Lacey, 1977, Lacey, 1970, Skora et al., 2022）有关。另一方面，心率加速与处理负荷、刺激识别和反应准备有关（B?rger and van der Meere, 2000, Obrist, 1981, Park et al., 2014, Vila et al., 2007）。

在感知意识领域，关于PNS活动如何被意识处理调节的文献较少且较为新近。Park和Tallon-Baudry（2014）的开创性研究表明，可获取的意识（指可用于报告的感知信息）可以反映在心率活动中。具体来说，对于有意识检测到的刺激，心率减速更为明显。在此基础上，我们研究了相位警觉性对可获取意识的影响及其对心率调节的作用（Cobos et al., 2019）。我们向参与者展示了接近阈值的刺激，这些刺激在50%的试验中被设计为可被感知，并且在50%的试验中会在其前播放一个警觉音调。结果不仅显示了典型的减速-加速模式，还表明当播放警觉音调且刺激被有意识感知时，心率减速更为明显。与其他中枢神经系统测量结果（如功能性磁共振成像Chica et al., 2016）一致，这些数据表明心率也受到可获取意识的影响。

之前的两项研究（Cobos et al., 2019和Tallon-Baudry, 2014）探讨了在不同可获取意识条件下心率的调节方式。然而，一些作者认为，除了我们可以明确报告的信息外，还有大量信息进入意识，即使我们无法用语言表达（Block, 2011）。这种我们意识到但无法报告的信息被称为现象意识。根据Lamme的循环处理理论（Lamme, 2018），当信息在系统中反复出现时，就会产生现象意识，导致构成刺激的不同特征的整合。在这一框架下，特征整合常被用作现象意识的代理指标。最近，我们采用了Esterman及其同事（Esterman et al., 2004, Esterman et al., 2007）提出的特征整合范式，其中刺激在大约30%的试验中被设计为产生错觉（错误特征整合）。在这些研究中，我们观察到，在行为层面上，空间注意力提高了特征整合效果（Cobos & Chica, 2022），而分散注意力则没有（Cobos et al., 2023, Cobos and Chica, 2022, Rodríguez-San Esteban et al., 2022）。此外，为了操纵自上而下的期望（Aru et al., 2018, Aru and Bachmann, 2017, Cobos and Chica, 2022, Harris et al., 2011, Kok et al., 2017, Moore et al., 1998, Wokke et al., 2013），我们在实验结束时以低比例引入了一个意外特征。在最后几组试验中，目标以意外颜色呈现。值得注意的是，在这里，期望指的是对刺激规律性的实验性操纵。实验后的问卷调查显示，一半的参与者注意到了这一意外变化（有意识的参与者），而另一半则没有（无意识的参与者）。有趣的是，那些没有意识到意外变化的参与者产生的错觉更多（Cobos et al., 2023, Cobos and Chica, 2022）。这一结果表明，当场景中出现意外情况时，大脑会填补缺失的信息（Cobos et al., 2023, Cobos and Chica, 2022）。据我们所知，尚未有研究探讨心率动态如何反映这些行为效应。

本研究旨在探索并扩展关于PNS在意识感知中调节作用的证据，以确定是否如先前在可获取意识背景下所示（Cobos et al., 2019, Park et al., 2014），心率确实受到现象意识的影响。我们假设相位警觉性会改善反应时间（RT）。此外，如果相位警觉性调节了特征整合，那么在存在警觉音调的试验中，错觉会减少。关于心率，我们预测会出现减速-加速模式，并且在存在警觉音调的情况下，减速会更加明显。最后，基于Cobos et al.（2019）报告的结果，我们预计在正确特征整合（命中）发生时，减速模式会更加明显（也参见Park & Tallon-Baudry, 2014）。

部分内容

参与者

根据Cobos和Chica（2022，实验2）报告的内源性空间注意力对错觉结合的影响，使用G*Power（Faul et al., 2007）计算样本量。该实验中的效应大小通过等级双列相关性（r_B）显示为显著效应（r_B = -0.64；dz=-1.70，Cohen, 1992；Fritz et al., 2012）。样本量是根据Wilcoxon符号等级检验计算的（匹配对，匹配样本，α=.05；功效=0.95，双尾）。

行为结果

我们首先分析了目标始终呈现为绿色、蓝色或红色的块（预期块：每个块包含48次试验）。意外块的行为结果可以在补充材料（S1）中找到。如图2所示，命中率（X² (1) = 2.39，p=.12，比值比 =1.08，置信区间 = 0.98-1.20）、错觉率（X² (1) = 0.12，p=.730，比值比 =0.98，置信区间 = 0.88-1.10）、错误率（X² (1) = 1.97，p=.160，比值比 =0.87，置信区间 = 0.73-1.05）以及未识别率

讨论

本研究有两个目标：1）探讨相位警觉性是否调节特征整合；2）评估PNS生理活动的潜在调节，通过心率（HR）来指标化。为了实现这些目标，参与者完成了一个特征整合任务，他们需要正确整合短暂呈现的、被遮盖的字符的形状和颜色特征。当报告目标的颜色时，视为正确整合（命中）；而当整合错误时，视为错误整合（错觉）

局限性

尽管本研究的结果很有前景，但仍有一些限制影响了其普遍性。虽然感知错觉被用作现象意识的代理指标（Kouider et al., 2007, Kouider et al., 2010），但我们认识到它们是在报告不足的条件下发生的，并可能涉及可获取意识和决策制定等元素。因此，在将它们解释为纯粹的现象体验指标时需要谨慎。

结论与未来展望

本研究表明，特征整合受到期望的强烈影响，但对相位警觉性不敏感。值得注意的是，心率活动随着特征整合和参与者对期望操纵的意识而变化。重要的是，观察到的心率模式更符合错误监控机制，而不是有意识的感知，这表明自主反应可能是由错误整合的显著性驱动的，而不是由其他因素驱动的

未引用的参考文献

(Cohen, 2017, de Gardelle et al., 2009, Jones and Sall, 2011, Kuhn and Rensink, 2016, Mack et al., 2016, RStudio Team., 2021, Seth et al., 2012)

CRediT作者贡献声明

安娜·B·奇卡：写作 – 审稿与编辑，监督，资源管理，项目管理，方法论，资金获取，概念化。佩德罗·M·格拉：写作 – 审稿与编辑，监督，方法论，形式分析，概念化。玛丽亚·I·科博斯：写作 – 审稿与编辑，原始草稿撰写，软件使用，方法论，研究实施，数据管理，概念化。

关于写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备这项工作时，作者使用了Microsoft Copilot来辅助语法检查并提出更清晰的表述，以提高可读性。手稿完全由作者撰写，该工具仅用于优化语言表达的清晰度。使用该工具/服务后，作者根据需要审阅和编辑了内容；因此，他们对最终版本的出版物负全责。

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关于利益冲突的声明

作者声明他们没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

安娜·B·奇卡和玛丽亚·I·科博斯得到了西班牙科学、创新和大学部的支持，通过研究项目PID2023-152001NB-I00、PID2020-119033GB-I00和PSI2017-88136。佩德罗·M·格拉得到了西班牙科学、创新和大学部的支持，通过项目PID2020-119549GB-I00。所有项目都得到了MCIN/AEI/10.13039/501100011033和欧盟FEDER的共同资助。

本文是玛丽亚·I·科博斯博士论文的一部分，得到了博士奖学金的支持