最近，一项发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）的研究揭示了心跳加快影响大脑判断的神经机制。美国西奈山伊坎医学院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）的研究人员通过分析猕猴的神经活动发现，大脑中专门监测心率、呼吸等身体基本状态的神经元，竟会“劫持”大脑制定决策的过程。

科学家们把心跳加速、血压升高等一系列警觉状态统称为身体的唤醒（arousal）。通常来说，一定程度的唤醒——比如来杯咖啡，有助于提升做决策的表现。

研究人员曾给三只猕猴做过实验，让它们在两个选项中做决定，分别会得到不同量的果汁。不出所料，猴子们的选择总是为了获得更多的果汁。从它们所花的时间来看，一般心跳较快的时候，做决定的速度也更快。

▲实验训练猴子在两个图案中做选择，它们总是会选对应奖励更大的那个图案，做出决定所花的时间与心跳速度有关（图片来源：参考资料[1]）

在猴子做决策的同时，研究人员还分析了它们的大脑活动，在两个负责决策的脑区——眶额叶皮层（OFC）和背侧前扣带回（dACC）记录了神经元的电活动。他们发现，虽然两个脑区的大部分神经元主要参与决策过程，其活动状态与做出的决定将获得什么回报有关系，但在大脑的这两个决策中枢，还有大约1/6的神经元与心率波动相关。也就是说，当动物心跳加速或减慢时，这些神经细胞的活动也会随之改变。

然而，心跳加快并不是一定有助于大脑做决策，当心跳极快——身体处于高度唤醒的状态时，会增加大脑判断变慢或做出错误决策的机会。

为了确认高度唤醒状态时会发生什么，研究人员又开展了一项实验。他们通过外科手术关闭了猴子大脑的情绪中枢杏仁核，导致猴子的心率每分钟增加15次。在心跳更快的状态下，猴子在两个选项中做决定的速度反而变慢了。

进一步观察它们的大脑神经活动，研究人员发现，高度唤醒状态似乎还改变了神经元在决策过程中扮演的角色。在两个决策脑区，负责决策的神经元都变少了，而监测身体内部状态的神经元数量略有上升。

▲大脑决策中心的神经活动示意图：负责“价值”和“方向”决策的神经元，受到监测“心跳”等身体状态的神经元的影响（图片来源：参考资料[2]；Credit: Rudebeck lab, Mount Sinai, N.Y.）

这一变化意味着，在诸如焦虑、成瘾或某些精神疾病的情况下，高度唤醒的身体状态会“劫持”大脑中的决策回路，影响大脑的高级功能。

注：原文有删减

参考资料：

[1] Atsushi Fujimoto et al., (2021) Interaction between decision-making and interoceptive representations of bodily arousal in frontal cortex PNAS Doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2014781118

[2] Study Shows How a Racing Heart May Alter Decision-Making Brain Circuits. Retrieved Sep. 1, 2021 from https://www.mountsinai.org/about/newsroom/2021/study-shows-how-a-racing-heart-may-alter-decision-making-brain-circuits