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博士学位论文
论文作者： 周一舟 学科专业： 基础心理学 指导教师： 陈红 教授
提交论文日期： 2018 年 3 月 20 日
“辣食渴求者”线索反应的生理及神经机制
目 录
摘 要 ................................................................................................................................. I
ABSTRACT .................................................................................................................... V
1. 文献综述 ..................................................................................................................... 1
1.1
食物渴求 ................................................................................................................ 2
1.1.1 定义 ................................................................................................................. 2
1.1.2 食物渴求的类型 ............................................................................................. 4
1.1.3 渴求模型 ......................................................................................................... 5
1.1.4 渴求的神经递质 ............................................................................................. 6
1.1.5 食物渴求的测量 ............................................................................................. 7
1.1.6 食物渴求与限制性饮食 ............................................................................... 10
1.2渴求者的线索反应及其研究范式 ...................................................................... 12
1.2.1 线索反应性范式 ........................................................................................... 13
1.2.2 注意偏向范式 ............................................................................................... 17
1.3渴求者的抑制控制 .............................................................................................. 18
1.4渴求者的静息态研究 .......................................................................................... 19
1.5渴求者的人格特质 .............................................................................................. 20
2. 问题提出和研究方案 ............................................................................................... 23
2.1问题提出 .............................................................................................................. 23
2.2研究方案 .............................................................................................................. 24
2.3研究意义与创新 .................................................................................................. 26
3. 研究一： 辣食渴求问卷的编制及实验图片材料准备 ........................................... 27
3.1研究 1： 辣食渴求问卷的编制 ........................................................................... 27
3.1.1 理论构念 ....................................................................................................... 27
3.1.2 开放式调查 ................................................................................................... 27
3.1.3 初测问卷的编制 ........................................................................................... 28
3.1.4 初测问卷分析 ............................................................................................... 29
3.1.5 初测问卷结果 ............................................................................................... 29
3.1.6 辣食渴求问卷的信效度检验 ....................................................................... 31
3.1.7 讨论 ............................................................................................................... 35
3.2研究 2： 实验图片材料准备 ............................................................................... 36
3.2 1 目的 ............................................................................................................... 36
3.2.2 方法 ............................................................................................................... 36
3.2.3 结果 ............................................................................................................... 37
3.2.4 讨论 ............................................................................................................... 38
4. 研究二： 辣食渴求者线索反应的生理指标与进食行为 ....................................... 39
4.1研究 3： 辣食渴求者线索反应的生理指标 ....................................................... 39
4.1.1 目的 ............................................................................................................... 39
4.1.2 方法 ............................................................................................................... 39
4.1.3 结果 ............................................................................................................... 44
4.1.4 讨论 ............................................................................................................... 48
4.2研究 4 辣食渴求者线索反应的进食行为 .......................................................... 49
4.2.1 目的 ............................................................................................................... 49
4.2.2 方法 ............................................................................................................... 50
4.2.3 结果 ............................................................................................................... 51
4.2.4 讨论 ............................................................................................................... 53
4.3研究 5： 食物线索暴露下辣食渴求者主观渴求与生理指标与随后进食行为的
关系 ............................................................................................................................. 54
4.3.1 目的 ............................................................................................................... 54
4.3.2 方法 ............................................................................................................... 54
4.3.3 结果 ............................................................................................................... 56
4.3.4 讨论 ............................................................................................................... 57
5. 研究三： 辣食渴求者线索反应的大脑激活模式 ................................................... 59
5.1研究 6： 辣食渴求者线索反应的大脑激活模式——基于注意偏向范式 ....... 59
5.1.1 目的 ............................................................................................................... 59
5.1.2 方法 ............................................................................................................... 59
5.1.3 结果 ............................................................................................................... 63
5.1.4 讨论 ............................................................................................................... 67
5.2研究 7：辣食线索诱导的大脑激活模式——基于线索反应范式.......... 69
5.2.1 目的 ............................................................................................................... 69
5.2.2 方法 ............................................................................................................... 69
5.2.3 结果 ............................................................................................................... 72
5.2.4 讨论 ............................................................................................................... 77
6. 研究四（研究 8）：辣食渴求者静息态功能连接及其与辣食行为的关系 ........ 81
6.1目的 ...................................................................................................................... 81
6.2方法 ...................................................................................................................... 81
6.3结果 ...................................................................................................................... 84
6.4讨论 ...................................................................................................................... 86
7. 研究五： 食物渴求者的抑制控制能力 ........................................................... 89
7.1研究 9： 辣食渴求者的抑制控制能力 .......................................................... 90
7.1.1 目的 ............................................................................................................... 90
7.1.2 方法 ............................................................................................................... 90
7.1.3 结果 ............................................................................................................... 93
7.1.4 讨论 ............................................................................................................... 95
7.2研究 10： 一般食物渴求者的抑制控制能力 ..................................................... 96
7.2.1 目的 ............................................................................................................... 96
7.2.2 方法 ............................................................................................................... 97
7.2.3 结果 ............................................................................................................. 100
7.2.4 讨论 ............................................................................................................. 104
8. 总讨论 ..................................................................................................................... 107
8.1 “辣食渴求问卷”的编制与实验材料的准备工作 ............................................. 107
8.2辣食渴求者线索反应的生理指标与进食行为 ................................................ 107
8.3辣食渴求者线索反应的大脑激活模式 ............................................................ 109
8.4辣食渴求者静息态功能连接及其与辣食行为的关系 ..................................... 110
8.5食物渴求者的抑制控制能力 ............................................................................. 111
9 研究结论 ................................................................................................................... 113
10 研究不足与未来研究展望 ..................................................................................... 115
参考文献 ....................................................................................................................... 117
附录............................................................................................................................. 131
致 谢 ............................................................................................................................ 135
攻读博士期间科研成果 .............................................................................................. 137
“辣食渴求者”线索反应的生理及神经机制
基础心理学专业博士研究生 周一舟 指导教师 陈红 教授
摘 要
“食物渴求” 是指“难以抵抗的想要消耗某一种特定食物（或食物类型）的强烈欲望” 。食物渴求者即是那些对某种特定食物（或食物类型）有强烈进食欲望的个体。大量研究表明，当食物渴求者暴露在特定食物线索下会有强烈的线索反应，并可以通过生理、行为和大脑活动反映出来。这些线索反应也被叫做“渴求反应” ，或者“线索诱导的渴求” 。目前，国外关于食物渴求的研究主要集中在甜食渴求，比如巧克力渴求等领域。 一项对 50 万中国人饮食习惯的调查结果表明，超过 30%的成年人每天摄入辣食。并且辣食消耗具有地域差异，中国西南地区消耗辣食的数量和频率占全国之首。由于辣食文化具有独特的地域特色，同时辣食摄入与健康问题息息相关，研究“辣食渴求” 现象及其背后机制具有公共健康价值。但是目前国内外尚无研究对“辣食渴求” 这一现象进行探讨。因此，基于中国饮食文化特点，我们围绕“辣食渴求者的线索反应” 这一主题开展研究。首先编制了“辣食渴求问卷” 作为研究基础和材料， 采用生物反馈和脑成像技术系统探讨了辣食渴求者对辣食线索反应的生理和神经机制，同时结合静息态研究揭示辣食渴求的内在机制。研究一有两个子研究。研究 1 基于国外的食物渴求问卷-特质-缩减版及其相关研究，编制了基于中国文化特点的辣食渴求问卷。 经过开放式问卷调查，初测问卷编制， 探索性因素分析和验证性因素分析， 确定最终的“辣食渴求问卷” 包含两个维度。第一个维度是“行为和积极强化” 。第二个维度是“认知和想法” 。经检验， 问卷具有良好的信效度，可以作为研究辣食渴求现象的初步测量工具。同时，由于饮食习惯受地域特征和文化影响较大， 因此在研究 2 中，我们根据中国人的饮食结构特点，选取并评定本研究所需的辣食图片和相匹配的非辣食图片材料，为后续研究提供基础。最终，经过标准化和评定后的两类图片在美味度、愉悦度、熟悉度等主要维度上均无显著差异，在辣度上差异显著，且在所有维度上均有较高的内部一致性。研究一为后续研究的开展和实施提供了良好基础。
研究二中，我们采用生物反馈技术考察真实食物线索诱导的辣食渴求者的线索反应。研究 3 考察线索诱导的辣食渴求者的生理反应，包括唾液、心率、皮温、皮电等。结果发现，辣食线索暴露期间，辣食渴求者的唾液分泌量与心率显著升高，并显著高于非辣食渴求者。表明唾液和心率都反映了辣食渴求者增加的渴求体验。研究4考察了辣食渴求者线索反应的进食行为，结果发现，辣食线索暴露诱发了辣食渴求者显著更多的辣食摄入，而对非辣食渴求者没有影响。表明食物线索暴露确实会诱发渴求者更多的进食行为。更进一步，研究5考察了辣食渴求者线索反应的主观渴求、生理指标与随后进食行为的关系。结果发现，辣食线索暴露期间的心率与主观辣食渴求的增加量成正相关，暴露期间主观辣食渴求的变化可以显著预测辣食消耗量，即主观渴求量增加越多，辣食消耗量越高。总的来说，研究二在辣食渴求者群体中验证了线索反应理论和线索诱导的进食模型。研究三中，我们通过两个脑成像研究考察了辣食线索诱导的辣食渴求者大脑反应模式。研究 6 使用改编的 Stroop 范式，结果显示，在“辣食-非辣食”条件下，辣食渴求者比非渴求者在右侧小脑，左侧眶额皮层有显著更多的激活。相关分析发现，在辣食渴求者中，对辣食图片的反应时与眶额皮层的百分信号变化率有显著正相关。这可能意味着辣食渴求者对条件化的辣食线索有更强的自动表征和编码，对食物的奖赏信息存在自下而上的加工。因此，他们需要更长时间将注意力从食物线索上脱离下来以完成实验任务。研究7采用经典的线索反应范式来考察辣食渴求者对辣食线索的大脑反应。结果发现，在“辣食-非辣食” 条件下，辣食渴求者相比于非渴求者在两侧脑岛、左侧壳核、左侧 dACC、右侧顶下小叶、右侧舌回、两侧楔叶、左侧楔前叶、左侧梭状回和右侧中央前回有显著增加的大脑活动。 此外， 右侧脑岛、 左侧壳核、 左侧 dACC 和左侧楔前叶在“辣食-非辣食” 条件下的百分信号变化率与辣食渴求者在扫描期间的主观辣食渴求正相关。 右侧顶下小叶的百分信号变化率与渴求者的辣食摄入频率呈正相关。研究三表明， 辣食渴求者对辣食线索存在注意偏向和自动的趋近反应。 同时，辣食线索与其他强化物线索诱导的线索反应有共同的激活模式，激活脑区涉及到奖赏，动机，情绪反应和习惯形成，并且这些脑区活动与主观辣食渴求以及对辣食线索的行为反应相关。基于研究 7 的结果，研究四（研究 8）考察了静息态下，辣食渴求者和非渴求者以脑岛为种子点的全脑功能连接活动差异，及其与辣食渴求程度、冲动性等人格特质的关系。结果发现：（1）静息态下，辣食渴求者的脑岛-枕叶功能连接强度显著高于非渴求者；（2）脑岛-枕叶功能连接强度与辣食渴求分数、冲动性人格量表-运动冲动均呈显著正相关，中介效应分析发现，脑岛-枕叶功能连接可以作为运动冲动性人格特质与辣食渴求行为的中介因子。根据结果我们推测，辣食渴求者中脑岛与视觉皮层更强的功能连接可能说明他们的外感受性更强，对唤醒度高的视觉线索有特质性的更强感知和加工， 更容易通过对外部视觉线索的感知来引导行为。 另外，探索性的中介模型分析结果表明，一方面，运动冲动特质对辣食行为有直接正效应， 即，运动冲动性高的个体，辣食渴求和摄入行为程度更高；另一方面，运动冲动通过影响脑岛-枕叶功能连接进而影响辣食行为。研究四在一定程度上揭示了辣食渴求的内在大脑机制。
在以上几个研究中，我们还得出，辣食渴求者比非渴求者有更高的外部性进食分数和更低的节食成功感知分数。结合研究四的结果，运动冲动人格特质与辣食渴求分数存在相关，我们进行了接下来的研究五以考察食物渴求者的抑制控制能力。研究 9 采用ERP技术考察了辣食渴求者的一般抑制控制能力和对辣食线索的抑制控制能力。 结果发现， 两组人在一般控制能力上无差异， 但是在对辣食线索的抑制控制任务中，辣食渴求者的 no-go P3 波幅显著小于非渴求者，这可能意味着他们对辣食线索抑制反应的缺失。进一步，我们还将被试群体扩展到饮食失调高危人群——同样具有高特质食物渴求以及高线索反应性的限制性饮食群体中，考察食物暴露前后限制性饮食者对食物抑制控制能力的神经机制，及其与线索诱导的状态性食物渴求的关系。研究10结果表明，高特质性食物渴求的限制性饮食者暴露在食物线索之后，对食物线索的 no-go P3 显著增加，且P3 波幅与暴露后的主观食物渴望边缘显著正相关。研究五表明，辣食渴求者对辣食线索有较弱的抑制控制能力，高特质性食物渴求的限制性饮食群体在食物暴露后更大的 P3 反映了他们在食物暴露下提高的主观食物渴望，也即是提高的线索反应性。
综上所述，本研究发现辣食渴求者对辣食线索有提高的线索反应，具体表现在升高的生理反应以及与奖赏、动机、情绪反应相关的大脑活动模式上。同时，我们还发现了与辣食渴求行为相关的大脑静息态活动模式以及人格特质。本研究首次对“辣食渴求” 这一现象进行探索性研究，验证了线索反应理论，并在一定程度上揭示了辣食渴求的内在生理和神经机制， 具有理论创新价值。
关键词： 辣食渴求； 线索反应； 生理机制； 神经机制； 功能连接
1. 文献综述
在世界各地，辛辣食物是很多国家的烹饪文化中的主要食物(Bode & Dong, 2011)。即使辣
椒素能引起机体不适、带来刺激性，甚至痛觉，很多人也很喜欢含有辣椒素的食物(Bègue,
Bricout, Boudesseul, Shankland, & Duke, 2015)。在中国，辛辣食物的消耗正在迅猛增长。随着川菜、湘菜餐馆在全国各地受欢迎程度的日渐升高，嗜辣版图正在扩张。一项对中国人辣食摄入的研究表明， 超过 30%的成年人每天消耗含有辣椒的食物(Sun et al., 2014)，尤其中国西南部地区的人消耗辣食的数量和频率占全国之首。清华大学联合全面小康研究中心的一项调查表明， 在各种口味中， 喜欢“辣” 的人最多， 占 40.5%。 同时， 川菜以 51.2%的投票率成为最受欢迎菜系。
辣椒的主要成分是辣椒素（capaicin），它具有多种药理学和生物应用价值。大量研究发现，辣椒可以增加能量消耗，改变底物氧化(Ludy & Mattes, 2011)，辣椒还具有抗菌活性，可以影响肠道微生物群，这与人体中糖尿病，心血管疾病，肝硬化和癌症有关(Qin et al., 2014)。一个大型的前瞻性研究发现辣食消耗与总体死亡率、特定类型死亡率（癌症、缺铁性心脏病和呼吸系统疾病）的负相关。相比于一周吃辣少于一次的人，那些一周有 6-7 天吃辣的人在总体死亡率上的相对风险减少了14%(Lv et al., 2015)。适量食用辣椒促进血液循环，增加血管的弹性，减低血管硬化的机会，有助预防心血管疾患。医学研究证实辣椒素具有镇痛作用。但是，过度吃辣会对身体带来伤害，比如引起腹痛腹泻，皮肤痤疮等。因此，探讨辣食消耗行为的机制具有公众健康意义。实际上，辣并不是一种味觉。辣椒的化学成分是辣椒素，而人体内唯一能识别辣椒素的受体是 TRPV1（瞬态电压感受器阳离子通道，子类 V，成员1）。这一通道涉及痛觉的传递和调制， 同时整合各种疼痛信息(Nicholls, Martin, Wallace, & Fuchs, 2001)。 人体摄入的辣椒素会立马与 TRPV1 结合，激活膜离子通道，引起 P 物质的释放。 P 物质能够直接或间接通过促进谷氨酸等的释放参与痛觉传递。 而这种痛觉刺激人的大脑， 令其产生补偿机制，释放具有镇痛作用的内啡肽， 产生欣快感， 从而阻断痛觉。 持续不断释放出的内啡肽，会使人感到轻松兴奋，产生吃辣后的“快感” 。这种机制和“跑步者高潮(runner’s high)” 是类似的，也即是大脑为了抵抗跑步的痛苦而分泌内啡肽。 在对“跑步者高潮” 的研究中， Boecker 等人采用PET扫描将跑步者长跑前后的大脑进行对比，运动员在跑步前后两小时各进行一次 PET 扫描，并测量跑步前后的情绪。 结果显示，被试的前额叶区域和边缘系统在跑步过程中产生了内啡肽(Boecker et al., 2008)。目前关于辣食偏好的研究较少。有研究报告，对辣食的愉悦反应在个体间差异巨大，从高度渴望到相当反感(Tepper, Keller, & Ullrich, 2003)。 一些个体不喜欢含有任何浓度辣椒素的食物， 而另一些真正的辣椒爱好者感知到纯粹的辛辣就很美味。 一些研究考察了辣食偏好者与非偏好者的生理因素的差异。 Bartoshuk 报告了对于苦味物质 PROP 的敏感性会影响对诸如辣椒素（红辣椒）、胡椒碱（黑辣椒）和酒精等口腔刺激物质的感知(Bartoshuk, 2000)。他们发现超级味觉者体验到了最强烈的来自辣椒素的灼烧强度，而非味觉者体验到了最低的灼烧强度(Snyder, Lucchina, Duffy, & Bartoshuk, 1996)。Tepper 等人对 535 个意大利人样本进行的调查发现，超级味觉者有更低的对辣食的偏好(Tepper et al., 2009)。 然而， Ludy 等人比较了13名吃辣者与 12 名不吃辣者的 PROP 分数，发现 PROP 分数并不能预测辣椒使用(Ludy & Mattes, 2012)。有研究考察了辣食偏好与内源性睾酮的关系，发现个体的睾酮素含量与其主动消耗的辣椒量，以及对辣食的偏好显著相关(Bègue et al., 2015)。 Rozin 认为环境与文化对于辣食偏好的形成