儿童情绪调节策略有效性的心理生理学评估

摘要

本文描述了一种用于评估儿童情绪调节能力的实验范式的详细方案。儿童被随机分配使用特定的情绪调节策略，通过影片片段诱发其负面情绪，随后通过生理心理指标的变化来评估情绪调节的有效程度。

摘要

有效的情绪调节是儿童期发展中最重要的技能之一。该领域的研究兴趣正在不断扩展，但实证研究仍主要受限于对儿童技能的关联性分析。与此相关的是，情绪科学家面临的一个关键概念性挑战，是区分情绪反应与情绪调节过程。本文提出了一种新颖的方法，以解决儿童样本中的这些概念和方法学问题。文中描述了一种用于评估儿童情绪调节有效性的实验范式。儿童被随机分配使用特定的情绪调节策略，通过影片片段诱发其负面情绪，并通过后续生理反应的变化来衡量情绪调节的有效程度。儿童被指导仅观看诱发情绪的影片（对照条件）、将注意力从负面情绪中转移（认知分心），或以弱化情绪事件重要性的方式重新解读情境（认知重评）。在情绪任务前后持续采集的心脏生理数据，作为儿童观看唤起性影片时情绪反应动态变化的客观指标。关键的比较在于对照条件与不同情绪调节策略条件之间所获得的生理反应模式差异。本文阐述了该方法的代表性结果，并重点讨论了这一方法学路径对发展科学的贡献。

引言

儿童每天都会经历悲伤和恐惧等负面情绪。随着儿童的成长和发育，他们会学习各种调节策略，以应对多种压力源和挑战，从而适应周围环境。他们的情绪调节方式不断扩展，并逐渐从以行为策略为主转向包含更多认知策略¹。到童年中期结束时，儿童已能够运用认知和行为两种策略来调节情绪²。近年来，发展科学家对如何有效调节或管理不必要负面情绪的研究兴趣日益增加。这一兴趣部分源于研究发现情绪调节过程与一系列社会、情绪和认知结果密切相关，对儿童的日常生活具有重要影响（例如，学业成就³、同伴友谊⁴以及心理病理学问题⁵）。

本文所述方法聚焦于迄今为止获得最多实证关注的两种认知情绪调节策略：认知重评与分心。针对成人的研究表明，认知重评与分心是缓解情绪的有效方法^{6,7,8,9,10,11}。认知重评是指改变或重构个体对某种情绪或问题的理解方式，研究已证实该策略可有效降低学龄儿童负性情绪的强度^12,13。相比之下，分心则是指改变个体当前的思维内容，例如一个即将接种疫苗的儿童转而想到之后将与父母一起享用冰淇淋的情景。儿童从5至6岁起便能够开始有效运用这些认知策略来调节负性情绪¹⁴。

研究情绪调节的理论与实践挑战

情绪反应性与调节过程相互交织，具有双向性和迭代性^15,16因此，对发展科学领域的研究者而言，一个关键的概念性挑战在于识别并采用能够有效区分情绪反应与调节过程的方法。本文所述的方法将情绪视为 受调控的 （与情绪不同） 调控)¹⁵情绪调节被定义为改变一种已体验到的情绪的过程¹⁷ 以改变情绪的强度、持续时间和/或效价的方式¹⁸.

尽管有令人鼓舞的行为学证据表明，认知情绪调节策略（如分心和重新评价）能够减轻负面情绪¹⁴，但目前主流的自我报告或观察方法存在诸多局限性，限制了从现有实证研究中得出的结论，尤其是在年幼儿童中的应用。例如，个体对情绪体验的自我报告容易受到不准确性和实验需求特征的影响。虽然通过行为观察（例如，面部表情）来评估情绪反应看似比自我报告更为客观，但观察结果仍可能受到自动或有意识调节过程的干扰，从而掩盖或隐藏个体真实的痛苦或负面情绪体验。为解决这些概念性和方法学上的问题，本文介绍了一种研究情绪调节策略对儿童后续心理生理反应影响的方法，使研究者能够更清晰地区分对负面情绪的反应性与主动的调节过程。这一用于诱发负面情绪并评估不同指导性情绪调节策略效果的实验范式，适用于不同年龄阶段的儿童、青少年以及成年人。

心理生理学是情绪调节的一种非侵入性指标

呼吸性窦性心律不齐（RSA）是副交感神经心脏心理生理学中常用的指标，已被证实与儿童情绪调节能力密切相关^19,20。RSA 源于对呼吸周期内心率变异（由迷走神经传出纤维控制）的测量^21,22。较高的基线 RSA 水平提示更佳的情绪调节能力和社会情绪功能²¹，而较低的基线 RSA 则与负面的社会情绪结果相关²³。基线 RSA 反映了系统应对压力的调节能力，而在挑战条件下从基线水平发生的 RSA 变化（即 RSA 反应性）则允许交感神经产生更大影响并动员资源。这一过程体现了从维持稳态需求转向促进持续注意、行为自我调节以及生成应对策略以控制情绪或行为唤醒的状态^20,26。在实验室挑战任务中表现出的 RSA 反应性与更强的情绪调节能力及整体适应性功能相关，包括更少的负面情绪、更低的行为问题风险以及更好的持续注意力^{21,23,24,25,26,27}。面对挑战时的 RSA 反应性可表现为副交感神经影响增强（RSA 增强）或减弱（RSA 抑制）。副交感神经对心脏调控在不同情境下的灵活性被认为是适应性情绪调节的基础。

事实上，儿童在一系列具有挑战性任务中呼吸性窦性心律失常（RSA）波幅的变化可预测其情绪调节能力²⁸RSA 在情绪挑战性情境中同样具有响应性。例如，RSA 抑制（从基线水平到任务水平的下降）与恐惧和悲伤情绪的体验相关，而 RSA 增强（从基线水平到任务水平的上升）则与通过影片片段诱发悲伤和恐惧时情绪的有效调节相关。^29,30. 此前的研究已利用该非侵入性方法在评估中的实用性 体内 情绪调节过程的研究已表明，儿童在观看诱发情绪的视频时，其采用特定认知情绪调节策略的情况可预测呼吸性窦性心律不齐（RSA）反应性³¹本文描述了一种新颖的实验范式，该范式利用与主动情绪调节相关的生理模式来评估调节能力，为解析负性情绪的体验与调节提供了一种创新方法。

方案

注意：在开始招募受试者或收集人类受试者数据之前，大学的机构审查委员会已批准所有相关程序。家长为儿童的参与提供知情同意，儿童则提供口头同意（若年龄超过7岁，则提供口头和书面同意）以参与这些活动。

1. 将参与者随机分配到实验条件

1. 采用被试间实验设计，设置两种不同情绪（悲伤或恐惧）与三种情绪调节策略指导（控制组、分心或重评）的 2（离散情绪条件：悲伤或恐惧）×3（情绪调节条件：控制、分心或重评）组合，检验不同情绪及情绪调节策略指导相对于未接受情绪调节指导的控制组的效果。
   注意：也可采用其他实验设计，只要包含适当的对照组以供比较所关注的效应即可。例如，可增加一个中性影片条件（不诱发任何情绪），或采用被试内设计。无论采用何种设计，每种实验条件下分配的儿童人数应大致相等。
2. 在儿童到达实验室前，将其随机分配至六种实验条件之一（需保证每种条件下男女儿童人数大致相等）。

2. 与儿童参与者建立融洽关系

1. 以下为首席实验员 E1 需遵循的操作步骤。在访问开始时，与儿童建立良好关系，以确保其配合研究流程。
2. 与儿童同坐在小桌旁，介绍可供其使用的美术用品（例如，蜡笔、纸张）。询问 2 至 3 个关于儿童爱好和兴趣的问题，以开展友好的对话。
3. 当儿童表现出已适应实验室环境，并在互动中显得放松时（通常约需 5 至 10 分钟），开始进行其他操作步骤。

3. 训练儿童自我报告情绪

1. 训练儿童使用简单的四点卡通面部量表，自行报告其情绪反应（例如悲伤、恐惧、快乐）的强度，对每种特定情绪分别进行评分（见图1）。每个量表包含一个中性面部表情（例如“一点也不”悲伤/害怕/生气/高兴），随后是三个面部表情，分别逐渐夸张地呈现该情绪的强度（有一点、相当、非常）。
2. 向儿童展示一个量表，同时朗读量表的锚定点，并指向相应的面部图像。
   注：可以说：“今天我们要玩很多不同的游戏，有时我们会请你告诉我们你正在想什么、感觉如何。这个量表展示了一些悲伤的脸。你可以用它来告诉我们今天你在不同时间感到多悲伤。”
3. 示范如何使用该量表。
   注：可以说：“比如，如果你感觉‘一点也不’悲伤，就指向这张脸 [指向第一张脸]；如果你感觉‘有一点’悲伤，就指向这张脸 [指向第二张脸]；如果你感觉‘相当’悲伤，就指向这张脸 [指向第三张脸]；如果你感觉‘非常’悲伤，就指向这张脸 [指向第四张脸]。”
4. 对每种关注的情绪（例如悲伤、恐惧、生气、高兴）重复上述训练过程。
5. 针对每种情绪量表，向儿童提出两个练习问题，以确保其理解。如果儿童指向了错误的面部，或表现出困惑，需重复说明（及练习测试），直到儿童连续正确回答两个练习项目为止。
   注：可以说（例如：“如果你感到非常悲伤，你会指向哪张脸？”以及“如果你感觉一点也不悲伤，你会指向哪里？”）。
6. 完成训练测试后，向儿童说明，在研究过程中，他们还将被要求使用相同的量表多次报告自己的感受。

图 1. 情绪评分量表。 该量表展示了研究人员在实验过程中向儿童展示的图片量表，用于实时收集儿童当前悲伤、恐惧和高兴程度的评分。请点击此处查看此图的放大版本。

4. 获取儿童情绪的基线报告

1. 请儿童自行报告他们“真实的感受” 现在， 在儿童接受情绪调节指导或观看任何影片片段之前，使用相同的四点情绪面孔量表进行评估。
2. 该自评量表用于评估基线情绪状态，以确保儿童不存在可能影响其对实验操纵反应的预先存在的负面情绪。儿童在观看悲伤或恐怖影片片段后，还需再次采用相同格式报告其悲伤、恐惧和快乐的情绪感受。

5. 采集心脏心理生理学数据

1. 让第二位成年实验人员（E2）进入，协助进行电极放置。
   注意：E2向儿童解释，他们在躯干上佩戴粘性传感器，以便实验人员在研究过程中监测他们的心脏活动。
2. 将电极放置过程设计成游戏，以提高儿童对操作的配合度。作为“贴纸游戏”的一部分，儿童可以从贴纸页中选择多个贴纸，并可自行保留、贴在实验人员身上、贴在家长身上，或贴在自己身体上。
3. 将儿童选择的贴纸固定在三个一次性预凝胶电极上，并将其分别置于儿童右侧锁骨远端、左下肋缘和右下肋缘，以采集心电图（ECG）信号。
   1. 询问家长是否同意由E2为儿童放置电极。若家长不同意，则请家长在E2的指导下协助将电极贴在儿童的躯干上。
4. 电极连接完成后，给予儿童5分钟时间适应佩戴传感器的感觉，随后采集静息状态下的副交感神经基线数据。连续记录5分钟静息心电图（ECG）。在此基线阶段，儿童与E1安静地坐在桌旁，进行涂色或阅读书籍。
5. 在后续整个实验过程中持续进行便携式无线心电图记录，将便携式监测仪放入儿童尺寸的背包中，并将背包挂在椅背上，以尽量减少运动伪影。便携式心电图信号的采样频率通常为500 ms，带通滤波设置在40 Hz和250 Hz。
6. 研究结束时，轻柔地取下并丢弃电极。
   注意：此过程对参与者的不适感类似于移除创可贴。

6. 为儿童提供情绪调节指导

1. 根据实验条件的分配，在向儿童播放旨在引发负面情绪的影片片段之前，为每位儿童提供特定的、脚本化的调节情绪指导。
   1. 对于分配到对照条件的儿童
      1. 向儿童播放一部短片，并指导他们注意电影中发生的所有事情。注释：指导者说：“我现在要给你看一部短片。请认真观看这部电影，因为我们稍后会问你一些相关问题。在观看电影时，我希望你尽量注意电影中发生的所有事情，好吗？你能试着这样做吗？好，那么你在看电影的时候要试着做什么？”
   2. 对于分配到分心条件的儿童
      1. 向儿童播放一部短片，并指导他们注意电影内容。指导儿童，如果他们感到难过或不安，则应转而思考一些令人愉快的事情。注释：指导者说：“我现在要给你看一部短片。请认真观看这部电影，因为我们稍后会问你一些相关问题。在观看电影时，如果你开始感到难过或不安，我希望你转而去想一些开心的事情。你可以回想一次你玩得很开心的经历，或者吃冰淇淋的时候，也可以想想你喜欢看的电视节目。任何能让你感到快乐的事情都可以用来替代当前的感受，好吗？你能试着这样做吗？好，那么你在看电影的时候要试着做什么？”
   3. 对于分配到认知重评条件的儿童
      1. 向儿童播放一部短片，并指导他们注意电影内容。指导儿童，如果他们感到难过或不安，则应意识到这些事件并非真实发生。
         注释：指导者说：“我现在要给你看一部短片。请认真观看这部电影，因为我们稍后会问你一些相关问题。在观看电影时，如果你开始感到难过或不安，我希望你提醒自己，电影中发生的一切都不是真实发生的，因此并不严重。要记住这只是一部电影，并不真实，好吗？你能试着这样做吗？好，那么你在看电影的时候要试着做什么？”
2. 在具体指导结束后，提出后续问题，以确保儿童理解他们应如何行动。对于任何对任务内容表示困惑的儿童，应重复说明指导内容。
   注释：后续问题例如：“你打算在看电影时尝试做什么？”

7. 诱发负面情绪

1. 向儿童展示标准化的电影片段以诱发负面情绪（例如，悲伤或恐惧）。尽管可选择多种电影片段，但片段应简短（约3-5分钟）、适合受试者年龄，并征得家长同意（例如，应选择分级为G或PG的影片。
   注意：在开展实验前，需使用目标年龄范围的受试者对影片片段进行预实验，以确保预期的特定情绪或负性情感状态能够以足够的强度和特异性被诱发。本方案中虽仅考察悲伤与恐惧情绪，但也可根据需要选用其他影片片段以诱发其他负性或正性情绪。
   1. 通过向儿童播放一段简短（约5分钟）的悲伤场景来诱发悲伤情绪 《远古时代》³².
      注意：在该片段中，一只年幼的恐龙在暴风雨中寻找它的母亲。母亲已受重伤，在幼龙找到她并与她交谈不久后，她便去世了。小恐龙孤身一处于迷途中，在试图找回主群的过程中哭泣不止。
   2. 通过向儿童展示一段简短（约5分钟）的恐怖场景来诱发恐惧情绪 《NIMH的秘密》³³.
      注意：在视频片段中，一只老鼠为了寻求帮助以救治生病的儿子，穿过一个黑暗而阴森的洞穴（猫头鹰的巢穴）。在洞穴内，她被成堆的骨头绊倒，险些被一只巨大的蜘蛛吃掉，随后直面洞穴的主人——一只巨大而可怕的猫头鹰，该猫头鹰当着她的面吞食了一只飞蛾，并将蜘蛛碾碎。她与猫头鹰进行了简短的对话，向其咨询如何救治自己儿子的建议。
2. 观看诱发情绪的影片后，使用面部量表让儿童再次自我报告其感受。随后，将此次自我报告结果与基线情绪评分进行比较，以确认情绪操纵是否有效。

8. 缓解强烈或持续的负面情绪

1. 任务完成后，在移除电极后，应进行积极情绪诱导，以确保儿童离开实验室时情绪良好，不会感到沮丧。
   注意：与之前的影片片段一样，选择一部简短（约3至5分钟）、适合年龄且家长认可的影片例如，分级为G或PG。
2. 通过播放一部名为《引发儿童积极情绪》的短片（约4分钟）来激发儿童的积极情绪 鸟类之用³⁴.
   注意：在视频片段中，一只鸟落在电话线上，随后其他几只鸟陆续加入，接着又来了一只体型较大、动作笨拙的鸟。随后发生了一系列有趣的互动，最后所有鸟一起欢笑。
   注意：如果在研究过程中儿童出现过度情绪波动，请遵循与儿童合作的伦理指南。如果儿童对实验方案的任何环节表现出明显 distress（痛苦），例如，观看悲伤或恐怖的电影后），请让儿童短暂休息。在让儿童平静约30秒后，检查其是否已准备好继续，或是否需要更长时间的休息。
   注意：如果儿童持续表现出极度痛苦，应呼叫家长进入房间以帮助安抚其孩子。如果痛苦状态持续超过几分钟，儿童无法平静下来，或参与者希望中止参与（无论是停止当前任务或完全退出研究），应立即终止实验流程，并开始积极情绪诱导程序，以结束本次访问。

9. 处理与编码生理数据

1. 在整个实验任务过程中持续记录心电图（ECG），并在实验后离线处理这些数据（详见9.2–9.6）。
   注意：呼吸性窦性心律失常（RSA）是用于评估儿童情绪调节能力的副交感神经生理指标，通过软件程序从心电图（ECG）信号中提取。例如，Mindware心率变异性分析系统）。Mindware软件程序支持在线或离线将行为或操作事件标记插入生理数据流中。
2. 使用心率编辑软件的已验证算法³⁵ 用于检测心动周期间期（IBIs）以及根据所收集数据的整体分布判断在生理上不可能出现的间期。
   1. 打开软件后，在数据文件路径中选择正确的受试者文件。在“事件与模式”选项卡中输入该发作事件的正确开始和结束时间，并将片段时长设为 30 s。
3. 在校准设置选项卡中，为研究中儿童的年龄选择高频范围。对于3至12岁的儿童，呼吸性窦性心律不齐（RSA）定义为0.15–8 Hz功率频带的自然对数积分。^36,37
   1. 然后，点击右下角的“分析（ENTER）”按钮。观察屏幕上显示的一段数据，并回答“心电图是否倒置？”这一问题。目视检查数据，如果看起来正常，则回答“否”；如果看起来倒置，则回答“是”。
4. 目视检查数据中的伪影，并根据需要进行校正。蓝色点表示无需编辑数据，黄色点表示应仔细检查并编辑数据。
   1. 单击顶部的绿色“Edit Rs”按钮，以查看并编辑一段数据。在屏幕右下角的 RSA 区域检查每段数据的 RSA 值，数值应在 0 - 10 之间。
5. 使用页面顶部的白色“Write”按钮，将清理和编辑后的数据写入电子表格文件。完成片段写入后，点击屏幕顶部的红色“Done”按钮。
   1. 使用电子表格文件，对约25%的病例计算评分者间信度。为构成可靠的匹配，两名评分者对任意30秒时段得出的最终RSA值应彼此相差在0.1以内。^31,38,39评分者应在至少85%的时段上达成一致。
6. 在电子表格文件中，点击“HRV stats”标签以获取每个编码片段的RSA值。通过计算该事件内所有片段的平均值，得出该事件的RSA分数。

10. 计算 RSA 反应性评分

1. 使用下文所述的方法之一计算 RSA 反应性。
   1. 首先，将 RSA 反应性计算为基线期（安静坐姿）与挑战任务（观看诱发情绪的影片）之间的简单差值。对每位参与者，用任务期间的平均 RSA 值减去基线期值（例如，悲伤电影期间的 RSA = 7.20；基线期 RSA = 7.00；任务减基线：7.20 - 7.00 = 0.20）。
      注意：在此方法中，正的反应性值表示相对于基线期 RSA 增加（RSA 增强）。在其他分析中，将基线 RSA 值作为协变量纳入，以在描述实验情境内变化模式时控制个体初始水平的差异。
2. 通过线性回归，以基线 RSA 预测任务期间 RSA，计算残差化变化分数作为 RSA 反应性。将该分析中的标准化残差保存为一个新变量。在此方法中，正的反应性值表示 RSA 的增加程度高于样本平均水平。

11. 数据分析

1. 使用儿童自我报告的情绪进行操控检验。
   注意：初步分析（例如，单因素方差分析）应比较儿童在基线时对每种情绪的评分，以确保在观看影片前，不同实验条件下儿童的情绪评分无显著差异。
   1. 通过配对样本t检验或方差分析，比较儿童在观看影片前的基线自我报告评分与观看影片后的即时评分，以确定情绪影片是否成功诱发了预期的负面情绪。
      注意：目标情绪评分的显著升高表明影片成功诱发了目标情绪。如果通过自我报告评估了多种负面情绪（例如，悲伤和恐惧），另一种验证情绪诱发效果的方法是比较影片观看后不同情绪评分的强度。目标负面情绪（例如，悲伤）的强度应显著高于其他负面情绪（例如，愤怒、恐惧）。
2. 检验情绪调节指导对儿童生理反应性的影响。使用方差分析比较不同情绪调节指导条件下儿童的基线RSA水平，确保在观看影片前各组之间的RSA无差异（再次验证随机分配的假设）。
   注意：在使用影片片段诱发情绪时，RSA反应性（从基线到任务期间的变化）通常表现为较基线水平升高（增强）^29,30,31。平均基线RSA与平均任务期（观看影片）RSA的比较应显示所有参与者RSA均显著升高，且不受实验条件影响。
   1. 使用方差分析（根据需要纳入协变量）检验不同实验条件下RSA反应性模式的差异。
      注意：此处感兴趣的因变量为RSA反应性，但类似的方法也可用于分析其他情绪过程指标（例如，对面部表情的连续编码）。
3. 为深入分析方差分析结果，进行成对比较，以识别不同实验条件下RSA反应性得分的显著差异。
   注意：需注意，对照组参与者未被指导使用特定的情绪调节策略来应对悲伤或恐惧。因此，RSA反应性的关键对比应为两种实验策略条件（分心与重评）与对照组之间的比较。

结果

如图2和图3所示，一个典型的结果是，指导儿童使用认知情绪调节策略会引发与单纯观看情绪性影片（对照组）不同的RSA反应模式。这支持了以下观点：在情绪挑战性任务中，指导儿童使用分心或认知重评来调节负面情绪，会导致不同的生理反应模式，因为对照组儿童与策略组儿童的反应存在差异。

量化呼吸性窦性心律不齐（RSA）反应性的不同方法会对结果的解释产生不同的影响。图2展示了以差异分数计算的RSA反应性作为因变量的结果。该计算方法提供了关于变化方向（即相对于基线水平的RSA升高或降低）以及变化幅度的信息。正的差异分数表示RSA增强及副交感神经影响增强。相比之下，图3展示了采用另一种RSA反应性计算方法（标准化残差）作为因变量时的相同分析结果。这些残差化变化分数考虑了每位参与者初始水平（基线）的影响，量化了RSA反应性高...

讨论

实验方案中的关键步骤

有效诱发负性情绪并指导儿童使用特定的情绪调节策略，是该方案中的关键步骤。

修改与故障排除

所选电影片段必须根据相关年龄群体的年龄范围进行筛选（并进行预试验），以确保其能够引发特定年龄群体所关注的目标情绪。研究人员还应确保儿童理解情绪调节指导语。在提供调节指导后，研究人员应询问儿童，如果他们开始感受到目标负面情绪，他们会采取什么措施。例如，悲伤，害怕）等情绪，并确保儿童在影片任务开始前能够复述指导语。

技术的局限性

该技术的局限性包括将实验室短暂诱发的生理调节结果推广到现实情境中的适用性问题。例如，影片片段持续时间较短，其所引发的负面情绪通常也较为短暂。个体在观看短片段时的情绪投入可能与他们在现实事件中的情绪投入存在显著差异，因此，个体采用调节策略的动机，以及他们在实验室情境与现实世界情绪挑战中的调节表现也可能存在较大差异。鉴于本研究所考察的...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
MindWare BioNex 2SLT 机箱组件	Mindware Technologies	50-3711-02	用于采集心脏生理信号的硬件
Mindware 便携式阻抗心电图仪	Mindware Technologies	50-1000-RB	移动式信号采集设备
MindWare 一次性儿科胶带电极	Mindware Technologies	93-0101-00	儿童心电图电极
MindWare HR/HRV 分析软件（含授权密钥）	Mindware Technologies	60-1100-00	用于处理心电图的评分软件