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方法文章

诱发心理应激的特里尔社会应激测试方案

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DOI：

10.3791/3238

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2011年10月19日

1Department of Psychology, Northern Arizona University

本文内容

摘要

本文介绍了一种在参与者中诱发心理压力的实验方案，该方案使研究人员能够在单个参与者内部或不同组之间测量其对压力的心理、生理及神经内分泌反应。

摘要

本文展示了一种在实验室环境中使用的心理应激实验方案。允许研究人员研究健康与疾病状态下应激反应生物学通路的实验方案，对应激与焦虑领域的研究进展至关重要。1 尽管目前已有多种在实验室中诱发应激反应的方案，但许多方案未能提供自然情境，或未纳入社会性和心理性应激的要素。在各类心理应激方案中，荟萃分析表明，特里尔社会应激测试（Trier Social Stress Test, TSST）是研究应激激素反应性最为有用且合适的标准化方案。2 在TSST的原始描述中，研究人员旨在设计并评估一种能够在大多数健康志愿者中可靠诱发应激反应的程序。3 这些研究人员发现，与生理盐水注射（一种物理应激源）相比，TSST（一种心理应激源）可引起心率、血压及多种内分泌应激标志物的升高。3 尽管TSST已被修改以满足不同研究团队的需求，但其通常包括到达后的等待期、预期性演讲准备期、演讲执行期和言语算术任务期，随后是一个或多个恢复期。TSST要求参与者在具有社会评价性质的观众面前准备并发表演讲，并口头回答具有挑战性的算术问题。3 社会评价和不可控性已被确认为TSST诱发应激的关键成分。4 TSST已使用十余年，其目标是系统地诱发应激反应，以便在任务过程中测量反应性、焦虑水平以及下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴或交感-肾上腺-髓质（SAM）轴激活的差异。1 研究人员通常评估个体在TSST后自我报告的焦虑变化、生理指标（如心率）和/或神经内分泌指标（如应激激素皮质醇）的变化。许多研究者已采用唾液采样检测皮质醇和α-淀粉酶（自主神经系统激活的标志物）等应激标志物，以替代血液采样，从而减少采血技术本身带来的混杂应激。除了评估个体完成TSST过程中发生的变化外，研究人员还可比较不同处理组之间（如临床样本与健康对照组）的变化，或评估减轻应激干预措施的有效性。1

方案

1. 实验准备

  1. 所有研究在开始数据收集前，必须获得相应的机构审查委员会或人体受试者审查委员会的批准。
  2. 理想情况下，应准备两个房间用于实施特里尔社会应激测试（TSST）。在TSST开始前及恢复期间，应为受试者提供一个舒适的等候室。在TSST的演讲准备、演讲表现和心算阶段，应使用独立的面试房间，以引入新颖性和不可控性。
  3. 布置面试房间时，应使受试者面向作为同谋的面试官，并将视频或音频录制设备置于受试者的视野范围内。应为面试官提供实验服，以便在TSST期间穿着，以增强受试者的应激反应。指导面试官在TSST期间与受试者保持眼神接触，并避免做出情绪性面部表情。
  4. 在选择因变量测量指标时，应仔细考虑研究问题。多个来源已提供了关于应激反应各类测量指标分析与发表的指导原则（心理生理学测量指标的发表与分析指南由心理生理学研究学会提供：http://www.sprweb.org/journal/index.cfm#guidelines）5。建议在实验设计阶段参考这些资源。
  5. 设置所有用于记录TSST期间生理、心理或内分泌反应所需的设备。这些设备可能包括（但不限于）电极及电子设备和/或软件，用于记录心率、心血管反应性、皮肤电导或反应、眨眼反应、肌肉收缩/张力、呼吸频率；纸质或电子版的心理学测量工具，如状态-特质焦虑量表（State Trait Anxiety Inventory）6；用于尿液、血液或唾液样本收集的试管及其他材料；或视频录制设备。在本演示中，我们将使用三导联心电图（ECG）电极在TSST期间测量心率，并在应激前后重复施用状态-特质焦虑量表以评估心理反应。我们将采用一种用于记录生理反应的基础记录系统（BioPac MP36系统）来记录心率。
  6. 若实验中需采集血液样本（而非唾液样本），应采取措施尽量减少采集过程中的疼痛与不适。血液采集过程可能引入额外的生理或心理应激，从而混淆对TSST的反应。
  7. 当受试者到达时，欢迎其进入实验室。获取知情同意书，并让受试者舒适就座。
  8. 收集实验所需的个人信息、筛选信息或其他到达时需测量的指标。若需采集皮质醇样本，应确认受试者在过去一小时内未摄入任何食物或饮料（除水以外）。若需采集唾液样本进行分析，建议进行短暂禁食。酸性食物或饮料引起的pH变化或肉眼可见的污染可能干扰唾液标志物的准确测量。若关注的测量指标可能受到药物或其他代谢物的干扰，则可能需要进行尿液毒理学筛查。在筛选受试者时，还应考虑可能影响应激反应的因素（如药物使用、疾病、睡眠状况、近期应激事件、社交恐惧等）。

2. 预应力测量

  1. 指导参与者在等候室舒适地等待45分钟。在此期间，可为参与者提供阅读材料（如包含情绪中性内容的杂志）或其他情绪中性的活动。
  2. 45分钟等待期结束后，施测状态-特质焦虑量表以评估应激前的焦虑水平。6 也可选用其他用于评估压力、焦虑或放松状态变化的测量工具（例如视觉模拟量表）。
  3. 采集“应激前”唾液样本。指导参与者先用清水漱口。提供一段5-10 cm的饮水吸管和一个洁净、一次性使用的2.0 ml聚丙烯离心管。指导参与者将头前倾，使唾液在口腔底部积聚，然后通过吸管将唾液排入离心管中，采集约1.5-2.0 ml唾液。或者，也可使用吸水性牙科棉条（或类似材料），指导参与者咀嚼或将材料浸润于唾液中以收集样本。若条件允许，离开房间以保护参与者的隐私。所有唾液样本应尽快贴标签并储存在-20°C条件下。
  4. 记录5分钟的应激前生理指标测量数据。

3. TSST

  1. 如果使用独立的面试房间（以增强TSST的压力效应），请将受试者从等候室带入面试房间。
  2. 开始TSST演讲准备阶段时，向受试者宣读以下指导语：“这是任务的演讲准备部分，您需要在心理上准备一个五分钟的演讲，阐述为什么您是理想工作的合适人选。您的演讲将被录像，并由经过公共演讲培训的评审小组进行评估。您有十分钟时间准备，现在开始计时。”
  3. 在十分钟的演讲准备期间记录生理指标。设置一个数字计时器为十分钟，然后离开房间。
  4. 十分钟后返回房间，穿着实验服。向受试者宣读以下指导语：“这是任务的演讲部分。您需要发表一个演讲，阐述为什么您是理想工作的合适人选。您应持续演讲完整的五分钟时间。现在开始计时。” 此时应打开道具摄像机，以增强评估性/表现压力。
  5. 在五分钟的演讲过程中记录生理指标。如果受试者在演讲中停止讲话，允许其保持沉默20秒。若仍未继续演讲，应提示受试者：“您还有剩余时间，请继续讲话。”
  6. 在五分钟演讲结束后，向受试者宣读以下指导语：“接下来是任务的最后五分钟数学测试部分，您需要从1,022开始连续减去13。您需大声报告计算结果，若出现错误，将被要求从1,022重新开始。现在开始计时。” 若受试者计算错误，提示其：“该答案不正确，请从1,022重新开始。” 设置一个数字计时器为五分钟。
  7. 在五分钟数学测试期间记录生理指标。
  8. TSST数学测试阶段结束后，采集“应激后”唾液样本。
  9. 施用应激后状态-特质焦虑量表（State Trait Anxiety Inventory）。

4. 应激后恢复期测量

  1. 将参与者送回最初的等候室。在第一次恢复期间，指导参与者舒适地等待20分钟。设置一个20分钟的数字计时器后离开房间。
  2. 20分钟后返回等候室，采集“恢复1”唾液样本。
  3. 在第二次恢复期间，再次指导参与者舒适地等待20分钟。设置一个20分钟的数字计时器后离开房间。
  4. 20分钟后返回等候室，采集“恢复2”唾液样本。
  5. 指导参与者完成“恢复”状态-特质焦虑量表（State Trait Anxiety Inventory）。
  6. 向参与者说明实验的真实目的。告知参与者其表现并未被记录，且不会对其演讲或数学任务表现进行任何分析。向参与者解释，其所面对的任务难度不合理地高，不能反映其实际能力或资质。

5. 数据分析

  1. 为分析心理指标，分别计算压力前、压力后及恢复阶段的各时间点状态-特质焦虑量表得分。6
  2. 为分析生理指标，计算TSST过程中每个5分钟时段（“压力前”、“演讲准备”、“演讲表现”和“数学计算”）的平均心率值。也可计算TSST每分钟的平均心率得分，或在TSST期间特定时间点测量心率。
  3. 为分析神经内分泌指标，使用市售的EIA试剂盒检测唾液样本中的激素浓度。

6. 可选： 唾液皮质醇检测方案附加信息（摘自 Salimetrics 唾液皮质醇检测试剂盒说明书）

  1. 将所有唾液检测试剂盒试剂恢复至室温。
  2. 根据试剂盒说明书配制洗涤缓冲液。
  3. 确定板式布局，并将25 μL的标准品和对照品以复孔形式加入相应孔中。
  4. 解冻唾液样本，涡旋混匀后在1,500 × g（约3,000 RPM）下离心15分钟。
  5. 从离心后的样本中吸取25 μL澄清液体，以复孔形式加入板孔中。
  6. 配制酶结合物，并向所有孔中加入200 μL。
  7. 在500 rpm下混匀板孔内容物5分钟，随后额外孵育55分钟。
  8. 用洗涤缓冲液洗涤并拍干板孔4次。
  9. 使用多通道移液器向每孔加入200 μL四甲基联苯胺（TMB）溶液。
  10. 在500 rpm下混匀板孔内容物5分钟，随后避光孵育25分钟。
  11. 向每孔加入50 μL终止液，并在500 rpm下混匀3分钟以终止反应。
  12. 擦净板底，于加入终止液后10分钟内使用酶标仪在450 nm波长下读取吸光度。
  13. 为计算皮质醇浓度，先计算所有复孔的平均光密度值。用零孔、标准品孔、对照品孔和样本孔的平均光密度值减去非特异性结合孔的平均光密度值。
  14. 通过将各标准品、对照品和样本孔的平均光密度值（B）除以零孔的平均光密度值（Bo），计算每个孔的结合百分比（B/Bo）。使用具备逻辑拟合功能的软件通过插值法确定对照品和样本的浓度。

7. 代表性结果：

此处展示的代表性数据来自文献综述以及本实验室在下午时段对健康成年男性参与者开展的两项研究。这些数据旨在大致反映使用本文所述方案可能获得的结果。

该TSST方案（图1）可诱导自评焦虑（通过状态-特质焦虑量表测量；图2）、心率（图3）以及唾液皮质醇浓度（图4）的升高。图1所示的实验方案旨在提供一个示例，说明在使用TSST进行数据采集期间如何进行各项测量。测量的时间点以及所采用的测量指标应根据具体的研究问题而定。若使用某种干预措施以期降低焦虑和/或应激反应，则预期这些指标的升高幅度会减弱或受到抑制。

TSST 时间线；应激测试、心率、唾液样本、STAI；实验流程分析。
图 1. 实验方案。 注：特里尔社会应激测试（Trier Social Stress Test, TSST）；状态-特质焦虑量表（State Trait Anxiety Inventory, STAI）；5 分钟应激前阶段（PS）；10 分钟预期应激阶段（演讲准备）（AS）；5 分钟演讲阶段（S）；5 分钟数学计算阶段（M）。

状态焦虑评分图表；TSST；应激前、应激后数据；实验结果分析。
图 2. 代表性状态焦虑评分。 注：状态焦虑评分根据状态-特质焦虑量表（STAI）中的20项状态焦虑测量部分计算得出。代表性评分反映了我们在实验室中收集并已发表于文献中的数据。

心率与任务关系图；TSST对心率的影响；应激评估；折线图；数据分析。
图 3. 典型的心率数据。 注：心率单位为每分钟心跳次数（BPM）。代表性数值反映了我们在实验室中收集并已发表于文献中的数据。

压力期间皮质醇水平变化折线图，TSST测试阶段，激素反应分析
图4. 典型的唾液皮质醇数据。 注：皮质醇浓度单位为 uL/dL。典型数值反映了我们实验室收集以及已发表文献中的数据。

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讨论

本文中，我们展示了如何在健康志愿者中实施特里尔社会应激测试（Trier Social Stress Test, TSST）。TSST 是一种标准化的实验室社会应激刺激范式，可诱导心理、生理及神经内分泌指标显著且可靠的升高。TSST 是物理应激刺激（如冷压测试或跑步机行走）的有效替代方法，能够模拟在评估性观众面前表现所引发的更接近自然状态的心理应激。

TSST 的许多方面均可根据各种研究项目的需求进行调整。本文所展示的测量时间点仅为最低限度的取样要求，许多实验可能需要增加额外的取样点和测量指标，以更全面地捕捉应激反应的变化。预期阶段、演讲阶段和心算阶段的持续时间（通常为 5–10 分钟）、是否包含恢复期，以及在演讲和心算任务期间评估观众的组成（从仅使用摄像机记录到由多位评估人员组成的评审小组）均可进行调整。TSST 既可应用于个体，也可用于群体施测7。此外，还可加入其他指标来评估对 TSST 的反应，例如 HPA 轴或 SAM 轴激活的测量、交感神经与副交感神经系统的活动，或受试者对压力的心理自评。例如，一些研究团队可能会选择测量心率变异性、皮肤电反应、血压、惊...

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披露

未声明任何利益冲突。

致谢

感谢 Jessica Ottmar 提供实验方案建议并对代表性数据做出贡献。特别感谢 Sabrina Blackledge、Lauren Kohoutek 和 Kerisa Shelton 演示本实验方案。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
设备/耗材名称 公司目录编号
BSL 生理心理学系统，Mac OS 版，包含 MP36 数据采集单元和三导联心电图电极Biopac Systems, Inc.BSLPSY-M
状态-特质焦虑量表Mind Garden, Inc.STAID-B
唾液皮质醇酶联免疫检测试剂盒Salimetrics1-3002
2.0 ml 聚丙烯小瓶Fisher Scientific05 40B 146
BioRad 微孔板读板仪，型号 680，配备 Microplate Manager 软件Bio-Rad读板仪: 168 1000；软件: 1706800

参考文献

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