学生运动员的应激反应与恢复：认知挑战过程中心率变异性（HRV）与皮肤电导水平（SCL）模式——一项预试验研究

《Behavioral Sciences》：Stress Responses and Recovery in Student Athletes: Heart Rate Variability and Skin Conductance Patterns Across Cognitive Challenges—A Pilot Study

　　

本预试验研究旨在采用心率变异性（HRV）和皮肤电导水平（SCL），考察学生运动员在连续认知应激源条件下的自主神经系统（ANS）反应，这些应激源包括改良Stroop测试和心算任务。共有52名大学运动员（平均年龄 = 21.7 ± 2.8岁）参与本重复测量实验研究。在基线期、各应激任务期间以及各任务后的恢复阶段，均记录HRV和SCL。重复测量方差分析（ANOVA）显示，SCL在各实验条件下显著升高[F(2.09, 100.53) = 45.69, p < 0.001, η² = 0.488]，且在恢复期仍高于基线，提示交感神经激活持续存在。心率（HR）在应激暴露期间也显著升高，提示认知应激期间自主神经激活增强[F(2, 103.11) = 14.30, p < 0.001, η² = 0.230]。与初始假设相反，迷走神经介导的HRV指标，包括相邻正常心搏间期差值平方均根（RMSSD）[F(2.73, 131.11) = 6.88, p < 0.001, η² = 0.125]和高频功率（HF power）[F(2.85, 136.99) = 16.86, p < 0.001, η² = 0.260]，在认知应激期间升高，提示表现为适应性副交感调节，而非迷走神经撤退。上述结果表明，运动员对认知应激的自主神经反应，可能涉及交感与副交感活动的同步激活，而非单纯的迷走神经撤退反应。总体而言，研究结果仅部分支持初始假设。尽管样本量较小且记录时段较短构成一定局限，但当前结果强调，在考察运动人群心理生理应激反应时，同时评估HRV与SCL具有重要意义。

该文发表于《Behavioral Sciences》，聚焦大学生运动员在连续认知应激情境下的自主神经系统（ANS）反应及其恢复特征。研究背景在于，现实中的工作、训练与教育活动常呈现连续应激暴露特征，个体往往在尚未完全恢复时即进入下一轮应激。对于运动员而言，除身体负荷外，还需持续面对策略决策、注意控制、竞争压力及人际挑战，因此有必要在受控实验中刻画连续应激及恢复过程中的心理生理变化。既往研究已提示，应激可改变ANS功能，并进一步影响恢复、表现、疲劳管理及心理健康；在运动人群中，自主神经调节受损还与适应不良性应激反应、过度训练前状态及恢复能力下降相关。然而，既往研究更多关注身体应激，对运动员连续心理应激的生理反应，特别是恢复阶段的动态变化，关注相对不足。与此同时，仅凭单一自主神经指标难以完整解释认知应激，因此联合心率变异性（HRV，反映心脏自主调节的无创指标）与皮肤电导水平（SCL，反映交感神经汗腺活动的电皮肤指标）进行综合评估，具有明确的方法学价值。

研究人员据此开展了一项重复测量实验，旨在考察大学生运动员在改良Stroop任务和心算任务这两类连续认知应激源下的HR、HRV与SCL变化，并观察各应激后的被动恢复过程。研究原始假设认为，认知应激将诱发交感激活和副交感撤退，表现为SCL升高、HRV下降，且在恢复期回归基线。结果显示，SCL与HR的变化总体符合认知应激导致自主神经激活增强的预期，但迷走神经相关HRV指标并未下降，而是在应激期升高，提示大学生运动员在认知应激下可能出现交感—副交感同步激活，而非传统意义上的单向“交感增强/迷走抑制”模式。该发现的重要意义在于，提示运动员认知应激适应可能具有更复杂的自主神经组织方式，也说明在运动心理生理学研究中，单独依赖HRV或SCL均可能造成解释偏差，二者联合分析更有助于理解应激适应与恢复机制。

研究方法方面，研究纳入Manisa Celal Bayar University大学运动队便利抽样招募的52名本科生运动员，包含团队项目与个人项目运动员。研究采用被试内重复测量设计，实验全程约25 min，依次设置基线、Stroop任务、Stroop恢复、心算任务、心算恢复5个阶段，每阶段4 min，任务顺序采取准随机平衡处理。研究使用Nexus-10 Mark II系统持续记录心电图（ECG）并提取HR、HRV指标，同时记录非优势手食指与无名指的SCL。HRV分析包括时域指标NNmean、SDNN、RMSSD及频域指标LF、HF与LF/HF，比对不同实验阶段差异；统计学采用重复测量方差分析，并在必要时使用Greenhouse–Geisser校正与Bonferroni事后比较。

在结果部分，论文首先报告了总体发现：重复测量方差分析显示，SCL、HR及多项HRV参数在基线、Stroop测试、Stroop恢复、心算测试和心算恢复5种实验条件下存在显著差异。

在“SCL变化”部分，研究显示SCL在不同条件间存在显著主效应[F(2.09, 100.53) = 45.69, p < 0.001, η² = 0.488]。相较基线，Stroop测试期与心算测试期SCL均显著升高，说明两类认知任务均引发明显交感神经激活。更重要的是，Stroop恢复期与心算测试期之间仍存在显著差异，表明在第二个应激源引入前，电皮肤活动尚未恢复至基线水平。由此可见，学生运动员在连续认知应激中表现出持续性交感唤醒，其恢复并不完全。

在“心率（HR）变化”部分，HR在不同条件间也存在显著差异[F(2.14, 103.11) = 14.30, p < 0.001, η² = 0.230]。与基线相比，Stroop测试和心算测试期间HR均显著升高，提示认知应激暴露伴随明显心血管自主激活。恢复阶段，尤其心算恢复期HR有所下降，说明心率层面的恢复已经启动，但这一恢复是部分性的，而非完全回归基线。

在“HRV时域指标”部分，NNmean在不同条件间显著变化[F(2.25, 108.23) = 18.64, p < 0.001, η² = 0.280]。Stroop测试相较基线显著降低NNmean，提示心搏间平均间期缩短，与应激状态下自主激活增强一致；同时，Stroop测试期NNmean低于心算测试期，说明不同认知任务对自主神经唤醒强度的影响并不相同。RMSSD也受到实验条件显著影响[F(2.73, 131.11) = 6.88, p < 0.001, η² = 0.125]。与基线相比，Stroop测试期间RMSSD显著升高，提示短时副交感调节增强；此外，心算测试至心算恢复阶段RMSSD进一步升高，说明在应激解除后，迷走神经张力可能进一步增强。与此不同，SDNN在5个条件间无显著差异[F(4, 192) = 0.754, p = 0.548, η² = 0.015]，提示总体心率变异程度在本实验条件下相对稳定。

在“HRV频域指标”部分，Log LF在不同条件间存在显著差异[F(3.28, 154.36) = 8.81, p < 0.001, η² = 0.158]。心算测试期间Log LF高于基线及Stroop恢复期，提示该任务期间自主调节活动增强。Log HF同样存在显著条件效应[F(2.85, 136.99) = 16.86, p < 0.001, η² = 0.260]，且Stroop测试和心算测试期间均高于基线，显示应激暴露期副交感相关活动并未减弱，反而增强。LF/HF比值则无显著主效应[F(2.98, 143.41) = 1.77, p = 0.155, η² = 0.036]，表明尽管LF和HF各自发生变化，但二者相对平衡关系并未出现显著改变。

在讨论部分，研究人员指出，本研究最核心的发现是：连续认知应激显著提升学生运动员的SCL与HR，同时迷走神经介导的HRV指标也在应激期间升高。SCL在恢复期未回到基线，说明交感激活具有持续性；而RMSSD和HF升高则与传统“应激导致迷走撤退”的观点不一致。作者据此认为，大学生运动员在认知应激中的自主神经反应可能更符合“自主神经空间（autonomic space）”模型，即交感与副交感分支可以共同激活，而非始终呈严格倒向关系。论文同时强调，这一结果应谨慎解读，因为呼吸并未在实验中控制，而HF和RMSSD对呼吸频率较为敏感。研究还指出，大学生运动员可能因长期训练与反复暴露于竞争和认知压力，形成了较强的应激适应能力，从而在实验性认知挑战中表现出不同于普通人群的自主神经调节模式。对于SCL持续升高的结果，研究认为这支持急性心理应激会引起稳健的交感唤醒，而且由于汗腺活动缺乏副交感对抗性抑制，其回归基线可能较慢，因此恢复期内仍维持较高水平。论文亦明确指出，情绪调节、认知评价、人格特征与应对方式等变量并未直接测量，因此不能据此作超出数据范围的推断。

研究结论部分可概括为：本研究结果表明，连续认知应激源可显著影响大学生运动员的自主神经系统反应。与初始假设一致，SCL在认知应激暴露期间升高，并在恢复期维持较高水平，提示交感神经激活持续存在。然而，与预期相反，RMSSD和HF power等迷走神经介导的HRV指标在应激暴露期间也出现升高，提示表现为适应性的副交感调节，而非迷走神经撤退。上述发现说明，在大学生运动员中，认知应激期间交感与副交感神经分支可能发生共同激活。因此，本研究结果仅部分支持初始假设。整体而言，连续认知应激可能同时增强电皮肤交感激活与迷走神经介导的HRV指标，说明认知应激反应并非简单表现为激活与恢复之间的单向互逆转换，而可能体现为更复杂的双分支协同调节模式。