本文介绍了一种利用改良版蒂里尔社会应激测试(Trier Social Stress Test, TSST)在易感的墨西哥裔美国青少年样本中诱发皮质醇反应的实验方案。在TSST开始前(基线)以及开始后15、30和45分钟采集唾液样本。未来的研究可将此改良版TSST应用于其他易感青少年群体。
本文介绍了一种利用改良版蒂里尔社会应激测试(Trier Social Stress Test, TSST)在易感的墨西哥裔美国青少年样本中诱发皮质醇反应的实验方案。在TSST开始前(基线)以及开始后15、30和45分钟采集唾液样本。未来的研究可将此改良版TSST应用于其他易感青少年群体。
特里尔社会应激测试(Trier Social Stress Test, TSST)是一种经过充分验证且被广泛使用的社会应激源,已被证实可使皮质醇水平升高2至4倍,皮质醇是人体下丘脑-垂体-肾上腺(Hypothalamic-Pituitary-Adrenal, HPA)轴产生的生物学产物。尽管已有研究探讨了TSST的修改方式如何影响应激反应性,但极少有研究开发出适用于脆弱青少年群体并能引发显著皮质醇应激反应的改良版TSST。因此,本研究旨在以文化敏感的方式对14岁青少年这一脆弱样本群体进行TSST的修改或调整。本研究是在一项名为萨利纳斯儿童与母亲健康评估中心(Center for the Health Assessment of Mothers and Children of Salinas, CHAMACOS)的加利福尼亚州墨西哥裔美国家庭纵向出生队列研究背景下开展的。CHAMACOS样本非常适合用于检验一种经过文化适配的改良TSST的有效性,因为该样本由墨西哥裔美国青少年组成,而这一群体在以往研究中常被排除在外。这些青少年还经历过显著的早期生活逆境。示例性修改包括设定时间提示、替换数学任务、使用同族裔同伴作为助手、在TSST结束后立即进行解蔽,并由一名陌生的青年主试实施解蔽过程。在基线期(静息阶段后)以及TSST开始后的15、30和60 分钟采集唾液样本,以评估皮质醇浓度。一项包含50名参与者(女性占50%)的预试验已完成了对TSST皮质醇反应的分析。结果证实,该改良版TSST能够成功引发显著的皮质醇反应,其反应变异性范围较广,可能源于个体差异。本文讨论了修改目标及族裔因素的考量。本研究为未来在脆弱青少年群体中应用改良TSST奠定了基础。
特里尔社会应激测试(Trier Social Stress Test, TSST)1 已成为实验室环境中诱发应激的金标准2。它是一种经过充分验证且被广泛使用的社会性应激源,已被证明可使皮质醇水平升高2至4倍,而皮质醇是下丘脑-垂体-肾上腺(Hypothalamic-Pituitary-Adrenal, HPA)轴产生的生物学产物1,3。一项荟萃分析得出结论:在人的一生中,要引发最强烈的HPA轴反应,两个关键因素至关重要:不可预测性/不可控性以及社会评价性威胁(social evaluative threat, SET),而这两种特征均体现在TSST中3。
青春期可能是社会评价压力(SET)尤为强烈的敏感阶段,此时个体处于一个关键的发展时期,社会互动有助于学习过程4。例如,在青春期早期,融入同龄人群体在动机上变得尤为重要5。青春期开始时激素水平的迅速上升会影响边缘系统环路的发育,从而增强对与社会地位相关刺激(即,被钦佩)的加工,使其具有更高的动机显著性6。这种社会情感参与度的提升不仅即时影响个体的动机和行为,还会在较长时间内影响行为模式及动机学习。随着时间推移,这种对社会激励优先性的变化可能促使个体进行健康探索并承担风险,从而促进支持成年期社会功能发展的社会性和情感性学习及技能。因此,TSST演讲阶段所涉及的社会功能要素对青少年而言是一种强烈的压力源也就不足为奇了,即,“"好朋友"”这一话题7,8,9。然而,那些因创伤史或长期经历压力性生活事件而变得敏感的个体,可能由于情绪调节能力较差或对压力的敏感性增强,而在面临社会评价性或不可预测的情境时产生不良反应,这种负面反应模式可能导致不良健康后果,如药物滥用或危险的寻求刺激行为。因此,理解脆弱青少年对社会评价压力的生物学反应至关重要。
少数研究探讨了社会评价威胁(SET)程度和不可控性的变化如何影响应激反应性。根据同谋评委人数的多少,SET 可以增强或减弱。TSST 原本要求使用 2 名同谋,但使用 4 名时效果更强10,而使用 1 至 2 名同谋11,12,13,或采用虚拟或遥远的观众时效果较弱14,15,16。增加更多负面评论可提高 SET 及应激反应率11,17,而正面评论则会降低 SET 和应激反应率18。通过以下方式改变不可控性,可影响应激反应率:(a)调整被试准备演讲的时间长度14;(b)增强被试的心理社会资源19,20,21;或(c)在 TSST 前提高被试的自信心22。那些增强情绪抑制23、对压力源的警觉性或注意力24,25,或自我相关思维26 的修改措施,均会增加 TSST 的应激反应性。最后,同谋的性别和年龄也会影响对 SET 的应激反应性27,28。这些研究表明,应激反应率可通过实验手段进行增强或减弱。在本研究中,TSST 经过以下修改:加入定时提示、替换数学任务、使用同种族同伴作为同谋、在 TSST 结束后立即进行解蔽,以及由一位陌生的青年主试来实施解蔽程序。
最近一项关于应激范式的综述表明,在青春期中期,社会评价性威胁对皮质醇升高(HPA轴反应)具有尤为显著的影响29然而,在对脆弱青少年使用TSST时存在合理的担忧。具体而言,出于对人类受试者保护的考虑,必须确保其益处大于风险,因为当青少年本身已处于脆弱状态时,经历TSST可能带来潜在的创伤风险。例如,这些青少年来自贫困和早期生活逆境的环境)。因此,有必要确保这些青少年不会处于持续 heightened 焦虑或激动的状态。然而,对 TSST 的修改以缓解或减轻其中部分担忧时,不得降低该应激范式的整体有效性或效度。例如,先前的研究已记录了针对脆弱青少年群体修改版 TSST 的应用效果,但在诱发皮质醇水平升高方面成效有限。30,31此外,可能需要对TSST进行修改,以提高其文化敏感性和适用性。例如,有文献表明,与不同种族的个体互动可能引发压力和威胁反应。32参与者与TSST委员会成员的种族构成差异已被证明不会影响对TSST的皮质醇反应33,而是影响TSST后皮质醇的恢复34因此,在TSST中使用同一种族/民族的共谋者,可消除共谋者种族对感知到的刻板印象威胁及TSST后皮质醇恢复过程带来的不必要的混杂因素。
本研究是在加利福尼亚州一项名为萨利纳斯母亲与儿童健康评估中心(Center for the Health Assessment of Mothers and Children of Salinas,CHAMACOS)的墨西哥裔美国家庭纵向出生队列研究背景下开展的。该样本群体具有高度脆弱性,表现为贫困率高(76%的家庭处于或低于联邦贫困线水平)以及早期不良生活事件发生率高(样本平均一生经历的不良事件数为4.5次,标准差SD = 3.3)。相比之下,美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)与凯撒医疗集团(Kaiser Permanente)合作开展的一项大规模回顾性研究基于数千名受访者的数据发现,仅有13%的受访者报告经历过4次或更多的童年不良事件35。
本研究中的青少年接受了TSST测试,这是由美国国立卫生研究院(NIH)一项大型资助项目(grant1R01DA035300)支持的一部分,旨在探究不良早期生活事件、14岁时期对社会评价威胁的生物学反应性(TSST实施时的年龄)以及16岁时的风险行为倾向之间的关联(数据收集仍在进行中)。在TSST初步试用的早期阶段,我们观察到有必要对该方法进行调整,以使其在情境上更贴合该人群的独特需求,并减少不良反应即,哭泣、发怒、脱离TSST)。准确而言,在进行修改之前,我们观察到有20%的受试者对TSST表现出不良行为反应即,20名接受TSST的参与者中有4人出现哭泣或愤怒反应),而实施修改后,仅有5%的参与者出现不良反应。研究团队也充分意识到在该项纵向研究中保留青少年参与者的重要性。需要注意的是,在预试验阶段,那些在事后访谈中表现出极端应激行为反应的个体,在生物学水平上 "无应答者," 即他们并未表现出皮质醇升高。这些初步结果所呈现的情绪与生物学反应的并存现象,也凸显了有必要对TSST进行修改,以创造诱导TSST产生适当生物学反应的最佳条件。因此,本研究为青少年亚样本中改良版TSST诱导皮质醇反应有效性的初步证据提供了支持。
本研究获得了加州大学伯克利分校和加州大学旧金山分校机构审查委员会的批准。参与者被安排在下午4:30至5:00之间到达实验室。
1. 漱口
2. 静置期
3. 唾液采集 #1(应激前)
4. 准备阶段
5. TSST 设置
6. TSST 言语任务
7. TSST 数学任务
8. 停止实验方案
9. 唾液样本 #2(应激源开始后15分钟)
10. 总结讨论
11. 唾液样本 #3(应激源开始后 30 分钟)
12. 唾液样本 #4(应激源开始后60 分钟)
样本由14岁青少年组成,这些青少年来自一个特征丰富、已建立的队列研究——萨利纳斯母婴健康评估中心(CHAMACOS)。该研究纳入了首个队列的325个墨西哥裔美国家庭,这些家庭居住在加利福尼亚州的一个农业工人社区,并自胎儿期起进行了前瞻性随访。第二个CHAMACOS队列包含300名自9岁起随访的儿童,未对他们进行特里尔社会应激测试(TSST)。如果青少年的全量表智商低于 <70 条来自先前就诊记录(年龄 12 岁),根据母亲报告青少年是否曾被诊断为自闭症,以及在既往就诊时是否表现出极端非典型行为(即 表现出对研究的明显不信任或偏执、出现幻觉(如看到不存在的人或事物,根据母亲报告);若其抑郁筛查得分高于同龄同性别平均值3个标准差及以上;以及若青少年自述在过去一年内参与过帮派斗殴。这些排除标准是基于最初对TSST(特里尔社会应激测试)反应过度而增设的,但目前尚不清楚这些排除标准是否对最终结果产生了影响。除上述排除标准外,无论参与者的心理与身体健康状况如何,均可纳入研究。最终共有264名青少年完整完成了TSST,其中未报告任何问题,或仅在事后访谈前未出现任何问题。 表1 列出被排除的参与者人数及其被排除的原因。完成与未完成TSST的参与者之间在人口统计学上无显著差异。
唾液样本储存在 -80 °C 直到通过干冰运输至爱荷华州立大学的同事处(即,生物安全二级实验室)。样本到达后,冷冻的唾液样本被登记编目并再次置于 -80 °C 冷冻保存。在检测当天,每个唾液样本在24小时内解冻,并使用经过充分验证的高灵敏度酶联免疫检测试剂盒进行双份检测。皮质醇检测的批内变异系数(CV)平均低于2.25%,批间CV平均为5.13%。若双份检测结果的变异系数超过7%,则对该样本重新分析。
皮质醇测量值的描述性统计结果及其在各样本中的标准差见表2,并展示于图1中。采用2 × 4重复测量方差分析(ANOVA)检验性别对四份唾液样本皮质醇水平的影响。皮质醇对TSST的反应存在主效应(F = 9.09,p <0.001),但性别对皮质醇应激反应无显著预测作用(F = 1.03,p = .39)。平均体重指数为23.53,亦非重复测量皮质醇ANOVA的显著预测因子(F = 1.03,p = .38)。如预期所示,配对样本t检验(见表3)显示,从应激前到应激开始后15分钟、从应激开始后15分钟到30分钟,以及从应激后30分钟到60分钟,皮质醇水平均发生显著变化。皮质醇的最大变化出现在应激前浓度与应激后30分钟浓度的比较中,这与既往研究结果一致(Cohen's d = .80)1,3。被标记为在TSST过程中感到困难的个体倾向于报告对刺激源的应激反应增强,但在研究结束前已恢复至正常状态。尽管应激后30分钟的皮质醇浓度为所有样本中的最高值,但应激后60分钟的皮质醇浓度表明个体已开始从应激中恢复,因为应激后45分钟的浓度显著低于应激后30分钟的浓度(见表3)。

图1:对TSST的皮质醇反应性。皮质醇反应性数据以均值±标准差表示。请点击此处查看该图的放大版本。

表 1:排除原因。 若参与者开始TSST后提前中止、拒绝参与、经筛查不符合项目要求,或因与项目相关的问题被跳过,则被排除在研究之外。

表2:皮质醇浓度均值及标准差。 皮质醇浓度从第1至第3份样本逐渐升高,至第4份样本时开始下降。

表3:配对样本 t 检验。 比较了皮质醇浓度(µg/dL)及皮质醇变化的标准差(SD)的样本间差异。从基线样本到应激后样本,皮质醇显著升高。
本研究旨在验证一种针对脆弱青少年群体改良版TSST的有效性。CHAMACOS项目提供了理想的样本,可用于检验经过情境适配的改良TSST的有效性,因为该样本具有独特性(墨西哥裔美国人常被排除在研究之外),且代表了经历过显著早期生活逆境的青少年群体37。研究结果证实,改良版TSST能够显著提高受试者从应激前到应激后皮质醇水平,并且在最后一次唾液样本采集时,皮质醇水平已呈现正常的相对恢复趋势。本研究为该领域提供了有价值的工具,不仅包括情境适配的TSST操作流程,还探讨了影响原始TSST改良的各种因素。
在实施和管理TSST(特里尔社会应激测试)时,有几个关键步骤必须注意。首先,两名同谋者均需穿着白色实验服,坐在一张桌子后方,并在参与者被带入房间前,将摄像机对准参与者将要站立的位置并开始录像。在整个TSST过程中,参与者需始终站立,而评审委员会成员则坐着。其次,两名同谋者应分别为不同性别,且其种族/民族背景需与参与者相似,外貌年龄也应与参与者相近(本研究选用了一些外表年龄与参与者相近但略年长的青年)。第三,同谋者在整个实验过程中必须表现出平淡的情感反应,略带无聊感。在TSST期间,同谋者应尽可能注视参与者,但不得表现出兴趣。其中,同谋者2负责记录笔记,而同谋者1则负责发出提示和指令。
需要注意的是,以情绪上"中性"的状态实施TSST需要技巧和练习。如果某些个体无法保持面部中性表情,则可能不适合担任共谋者角色。本研究中的共谋者均经过精心挑选,确保其能够在整个TSST过程中维持中立态度。然而,如果参与者出现流泪、悲伤或攻击性行为,相关人员必须知道如何以及何时介入以终止实验流程。在整个研究过程中,还需定期评估TSST的执行完整性,以确保情绪表现或脚本没有发生偏离。在本研究中,共谋者每周进行一次检查,以便与TSST实施专家共同排查任何异常情况,并就相关问题进行咨询。此外,每几个月还会提供一次TSST"复习培训",以重新训练共谋者执行TSST的能力。对于其母亲提供知情同意的参与者,TSST过程被录像,这些录像随后被审查,以确保与TSST脚本的一致性。最后,一些研究者可能认为,在TSST后表现出背叛感或愤怒情绪的参与者会具有较高的皮质醇反应。然而,本研究的数据排除了这一假设,结果表明,这些青少年最有可能属于无反应者(i.e.,其皮质醇水平在任务过程中下降或保持稳定)——根据其皮质醇反应评估得出。因此,严格遵循这一敏感的实验方案并未降低整体反应率,反而确保了应激源的挑战程度对这些青少年而言处于适当水平。标准TSST方案不仅在伦理上不适用,在科学上也同样不合适,因为受试者流失、无反应以及"放弃"成为主要反应。
在让少数参与者完成原始的TSST(特里尔社会应激测试)后,由于出现了非理想的反应(例如,哭泣、脱离任务、表现出攻击性姿态),研究团队对原始TSST进行了修改,以更好地适应该人群的情境因素。研究人员咨询了多位曾将TSST应用于脆弱人群(例如,孤儿院、青少年司法机构、受虐待群体)的学者,但发现现有修改方案均不完全符合本研究的需求——部分修改偏离原方案过多,我们担心这些改动可能无法有效诱发皮质醇反应12,27。因此,本研究对TSST实施了三项主要修改,下文将详细说明这些修改及其修改依据。
首先,重要的是不要使参与者产生疏离感。虽然本研究中施加应激任务至关重要,但同样关键的是不能因参与者退出而造成样本流失,因为这些青少年自其母亲怀孕起便已纳入长期追踪研究。在本研究中,参与者在完成TSST后立即接受了事后说明(debriefing),以确保在TSST结束后其应激状态即告终止。对于本研究样本而言,执行事后说明的工作人员应尽可能陌生,但同时具备同理心,且与青少年无情感关联。这看似违反直觉,但当由熟悉且与青少年有情感联系的工作人员进行事后说明时,青少年往往更倾向于反复回想TSST过程,并更多地谈论该经历,有时甚至以哭泣或对被"欺骗"感到怨恨而告终。由陌生工作人员执行事后说明有助于确保实施TSST不会破坏该队列研究与熟悉工作人员之间已建立的长期联系。这一点在拉丁裔社区中尤为重要,但也是许多与参与者建立了良好信任关系的纵向研究应予以考虑的问题。使用陌生工作人员还降低了事后说明进一步加重青少年应激反应的可能性,因为我们观察到使用陌生工作人员时青少年的行为反应更为理想。尽管在采集后续两份唾液样本前进行事后说明可能引起采用此改良方法的研究人员担忧,但需指出的是,本研究仍观察到了典型的皮质醇反应模式(即应激源结束后15分钟皮质醇浓度达到峰值,45 分钟后开始恢复)。此项改良旨在更符合文化敏感性,因为处于脆弱状态的青少年在TSST结束后可能持续存在应激反应。
其次,TSST方案需要根据参与者的个体因素进行灵活调整。本研究中的墨西哥裔美国青少年居住在资源匮乏、贫困的萨利纳斯山谷农业社区。CHAMACOS家庭在艰难的条件下劳作,具体表现为低收入、季节性且不稳定的就业以及长时间工作,这些因素阻碍了家庭成员在青少年快速而显著发育阶段进行积极互动的机会。该队列中与低社会经济地位/贫困相关的应激源导致了食物不安全、住房拥挤、生活条件低下,以及难以获得针对认知障碍和心理健康需求的充分医疗服务。此外,萨利纳斯山谷的青少年不成比例地暴露于家庭动荡和青少年暴力之中,这些问题同样蔓延至当地学校和社区。随着青少年逐渐适应快速变化的社会经济挑战,或逐步对日常生活中不可预测的状况变得敏感(在某些情况下则变得麻木),这些风险因素的影响日益加剧。为此群体提高TSST灵活性的一个实例是调整数学任务部分的难度。鉴于本研究掌握了参与者先前的认知测试数据,并了解其环境毒物暴露情况(这些可能影响智商)38,很明显 "一种尺寸适用于所有情况" 通常与TSST相关联的数学任务将无法适应该人群。在其他应激源之后39,40因此,数学难度被调整至对青少年具有挑战性但并非无法完成的程度。
第三,TSST 方案需要认识并依托特定文化背景中强烈的社区归属感和社会联系。应使用青少年参与者能够产生共鸣的同谋者,因此本研究招募的同谋者年龄略大于参与者,以确保其在年龄、种族上与参与者相似,并且来自同一社区,从而使同谋者被视为"他们的同龄人"。相反,社会联系过于紧密也会带来问题。必须确保同谋者保持适当中立,并且与参与者互不相识。这一点在本研究中尤为关键,因为尽管萨利纳斯谷地区相对较大,但青少年群体可能非常小且彼此关联紧密。因此,在TSST开始前确认参与者与同谋者互不相识是十分有益的。如果在本研究中参与者或同谋者认出了对方,则TSST仅由一名同谋者执行。需要特别指出的是,本研究中的同谋者均来自同一社区(萨利纳斯),这远离大学环境,在招募能够每次工作一至两小时的工作人员时存在困难。本研究的野外办公室研究人员在科研方面经验丰富且训练有素,这对于保障实验方案的严格执行至关重要,不应被忽视。
尽管这些结果对于验证在脆弱青少年群体中使用改良版TSST具有积极意义,但仍需进一步研究以确认这些效应在不同样本中的可重复性。首先,尽管本项目有幸能够接触到如此独特且脆弱的墨西哥裔美国青少年样本,但仍需在其他脆弱族群中重复验证,以确认该改良版TSST是否足以在其他人群中引发皮质醇反应。其次,本研究的样本仅限于14岁青少年。尽管较窄的年龄范围有助于控制年龄对TSST反应的影响,但未来的研究可尝试在不同年龄段的青少年和儿童中重复这些结果,甚至涵盖青春期发育的不同阶段。最后需要指出的是,由于在早期使用较少修改版本的TSST时,已观察到该样本群体出现较高比例的不良行为和情绪反应,出于伦理考虑,本研究未设置使用非改良版TSST的对照组进行比较。
总体而言,TSST 技术也存在一些局限性。如前所述,助手在整个 TSST 过程中保持中立态度需要大量的练习。要恰当地实施 TSST,至少需要 3 人参与(2 名助手和 1 名实验者),且当这些人员对参与者而言是陌生人时,TSST 的效果更佳。因此,该方案在大学校园环境中更容易实施,因为本科生可以每次在实验室工作 1–2 小时;但在偏远地区,或在助手以工作形式被雇佣(每次 TSST 仅支付约 1 小时报酬)的环境中则较难开展。对于长期研究而言,若项目人员长期参与,TSST 也可能成为障碍——这些为参与者所熟知的人员不应担任 TSST 的实施者。此外,长期维持 TSST 的规范性需要大量额外工作——需要专家审查 TSST 的录像,定期与助手进行每周检查,并定期开展"强化培训",以确保技术执行不发生偏移。此外,由于 TSST 依赖轻微的欺骗性设计,且参与者可能对该技术产生习惯化,因此难以对同一参与者重复实施。演讲和数学任务部分未进行交叉平衡,这在其他方法学中(如自主神经系统功能研究)本应更为理想。TSST 中没有任何非应激性环节,因此需要另设一次会话(i.e.,友好型 TSST 或安慰剂 TSST)或其他条件(i.e.,基础日)以提供非应激状态的对照。最后,某些非实验室环境下的应激源可能更有效(i.e.,卡拉 OK、过山车或鬼屋),或更具生态效度41。
本研究为未来研究利用改良版TSST评估脆弱青少年群体奠定了基础。未来旨在多次数据收集阶段中保持参与者留存的纵向研究,也可能需要采用其中一些改良措施来调整研究方法,以减少参与者流失。此外,本研究表明,确实有可能创建一种文化敏感的TSST改良版本,同时仍将应激反应调节至适当水平,以捕捉个体在皮质醇反应性方面的差异。
作者谨向参与 CHAMACOS 研究的家长和青少年表示感谢。我们还要感谢参与本研究的 CHAMACOS 工作人员,特别感谢 Katherine Kogut(理学硕士)作为本研究项目经理所付出的大量工作。作者同时感谢美国国家药物滥用研究所提供的资助(项目编号:1R01DA035300)。
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