В современной научной литературе феномен интероцепции описан как способность центральной нервной системы воспринимать сигналы, поступающие от внутренних органов [1]. Интероцепция оказывает значимое влияние на целый ряд психических процессов (восприятие и внимание [2], моторный контроль [3], эмоциональное восприятие [4]) и активно исследуется как в общей популяции, так и на клинических выборках [5]. В настоящее время выделяют различные типы интероцепции в зависимости от поступающего сигнала — кишечная интероцепция, скелетная интероцепция и т.д. В рамках настоящего исследования рассмотрим феномен кардиоцепции — интероцепции работы сердца.

Изучение связи изменений интероцепции и проявления соматических симптомов представляет интерес с клинической точки зрения [6]. Известно, что психические патологии (депрессия, расстройства шизофренического и аутистического спектра), алекситимия, фенотипы, связанные с тревогой, могут сопровождаться изменением интероцепции [7]. При этом данные заболевания могут проявляться симптомами общесоматического профиля или же, напротив, характеризоваться снижением восприятия висцеральных сигналов [8]. Для кардиологии тема интероцепции может представлять интерес в связи с таким распространенным симптомом, как выраженное сильное, учащенное или нерегулярное сердцебиение (palpitations) [9]. Далеко не всегда данный симптом сопровождается реальным нарушением сердечного ритма [10], при этом есть данные о более высоком уровне интероцепции у пациентов с жалобами на сердцебиения по сравнению с группой контроля [11]. Более того, современные исследования с использованием нейровизуализации показали, что активация одних и тех же структур (в частности, островковой и соматосенсорной коры и поясной извилины) сопровождает как выполнение заданий на оценку кардиоцепции, так и развитие медикаментозно индуцированной аритмии (введением изопротеренола) у здоровых добровольцев [12][13]. Таким образом, изучение интероцепции у пациентов с кардиологической симптоматикой может расширить понимание причины симптомов, предъявляемых пациентом, и оптимизировать маршрутизацию пациентов, в т.ч. при верификации психосоматической этиологии жалоб.

В последние десятилетия широкую популярность приобрели подходы к измерению интероцепции с помощью поведенческих тестов, оценивающих точность ощущения сердцебиения (ТОС) [14]. Среди них наибольшее распространение получил тест с подсчетом числа сердечных сокращений (СС) — Mental Tracking Test [15]. Однако этот тест часто подвергаются критике, поскольку на его результаты может влиять осведомленность испытуемого о собственной частоте СС [16]. В связи с этим была предложена модификация теста с подсчетом СС, в которых подсчет СС заменен на задачу нажатия клавиши в момент ощущения сердцебиения (Heartbeat Detection, тест с нажатием) [17]. Одним из преимуществ этой модификации тестов (в отличие от тестов с подсчетом) является то, что они не требуют дополнительного объема рабочей памяти [4]. Альтернативным методом оценки кардиоцепции является использование тестов с биологической обратной связью, в которых требуется оценить одновременность ощущаемого сердцебиения с предъявленной последовательностью звуковых тонов (Heartbeat Discrimination, аудиотест) [11]. Наряду с использованием более строгих инструкций [18], направленных на выполнение теста участником на основе исключительно интероцептивных ощущений, структура аудиотеста и теста с нажатием направлена на уменьшение вклада субъективных факторов в измерение кардиоцепции. Однако новые методики также подвергаются критике. Предполагается, что структура заданий, усложненная по сравнению с тестом с подсчетом СС, может ухудшать кардиоцепцию, поскольку эти тесты предполагают конкуренцию за ресурсы внимания [19]. В свою очередь, в тесте с нажатием обратная афферентация, получаемая при нажатии на кнопку, может мешать восприятию СС [20].

В связи с большим количеством критики существующих тестов дискуссия о наиболее эффективном методе оценки кардиоцепции продолжается до сих пор. Данная работа является одним из исследований, вносящих вклад в определение оптимальных подходов к оценке интероцепции, что принципиально важно для будущих исследований изменения интероцепции при различных клинических ситуациях. Таким образом, основной задачей настоящей статьи является сравнение трех тестов субъективной оценки интероцепции на основе ТОС в рамках одного дня у здоровых испытуемых.

Проведение исследования одобрено независимым этическим комитетом при ФГБУ "НМИЦ ТПМ" Минздрава России. В исследование были включены добровольцы в возрасте 25-50 лет без сердечно-сосудистой, эндокринной, неврологической, психической и любой острой патологии. Наличие бессимптомных артериальной гипертензии и нарушений ритма и проводимости сердца исключали на основании суточного мониторирования артериального давления и электрокардиограммы (ЭКГ). К критериям невключения относили также наличие ожирения (индекс массы тела (ИМТ) ≥30 кг/м²), прием препаратов, проникающих через гематоэнцефалический барьер. Всего в исследовании приняли участие 34 добровольца, 16 из которых были исключены из дальнейшего анализа на основе правильности работы аудиотеста с обратной связью. Для оценки личностной тревожности (с целью учета уровня тревожности в модели линейной регрессии) использовали шкалу тревоги Спилбергера-Ханина (State-Trait Anxiety Inventory, STAI) [21]. Для оценки влияния состава тела на параметры интероцепции проводили биоимпедансный анализ с определением жировой массы (аппарат Медасс ABC-01).

В эксперименте добровольцы выполняли тесты на оценку кардиоцепции, предъявляемые в случайном порядке, и находились в состоянии покоя до и после тестов на протяжении 5 мин. В течение всего эксперимента проводилась регистрация ЭКГ (с помощью усилителя NVX-52 (МКС), частота дискретизации 500 Гц) с использованием трех биполярных отведений — с предплечий, с боковых поверхностей шеи, 2 см ниже ключиц. Во время выполнения теста добровольцам было запрещено пальпировать свой пульс на запястье или на шее, следовало полагаться на свои ощущения сердцебиения.

В тесте с нажатием на кнопку добровольцу необходимо было в течение 2,5 мин попытаться ощутить свое сердцебиение и после каждого удара сердца, который он/она почувствует, нажать на кнопку. Тест включал тренировочную сессию в 10 с и контрольное условие, в котором необходимо в течении 2,5 мин нажимать в такт внешним ритмичным (10 Гц) звуковым стимулам, для проверки отсутствия моторного дефицита. В качестве ТОС в тесте выступал показатель средней разницы (mean distance, md) между частотой нажатий и частотой СС в перекрывающихся временных окнах [22]. Таким образом, запись ЭКГ делилась на перекрывающиеся окна длительностью 10 с, начиная с R-зубца. В каждом окне оценивались интервалы между нажатиями (нажатие-нажатие, или Н-Н интервалы) и интервалы между R-зубцами (R-R интервалы) в сек. В случае если вариация Н-Н интервалов была ≤0,5 (согласно [22]), окно включалось в анализ. Вариация рассчитывалась как отношение стандартного отклонения Н-Н интервалов к их среднему в окне. ТОС рассчитывался по следующей формуле:

где ННср., RRср. — среднее Н-Н и R-R интервалов в i-м окне,

N — число перекрывающихся окон, в которых вариация Н-Н интервалов ≤0,5.

В тесте с подсчетом числа СС добровольцу требуется прислушаться к сердцебиению и считать количество сердцебиений в заданных интервалах (длительностью 25, 30, 35, 40, 45 и 50 с), предъявляемых в случайном порядке. Тест включал тренировочную сессию в 25 с. Для анализа результатов теста извлекали ответы испытуемых и сравнивали с реальным количеством СС по ЭКГ в этом интервале по формуле (Schandry index) [15]:

ТОС = 1/6∑ (1−(|ССреал.−ССощущ.|)/ССреал.),

где ССреал. и ССощущ. число реальных и заявленных как ощущаемые добровольцем сокращений.

В аудиотесте на сердечную интероцепцию использовали биологическую обратную связь в виде 10 звуковых сигналов, подаваемых после каждого R-зубца с определенной задержкой. После прослушивания сигналов испытуемому нужно было ответить, одновременны ли были звуковые тона его сердцебиению или нет. Алгоритм накапливал данные ЭКГ в состоянии покоя и с помощью библиотеки neurokit2 находил среднюю амплитуду R-зубцов, которая служила порогом для обнаружения R-зубцов в реальном времени во время выполнения теста. В тесте использовали два вида условий (S250, S550) [23]. В синхронном условии (S250) звуковой сигнал подавался с задержкой 250 мсек после R зубца и должен был восприниматься добровольцем как звучащий синхронно с его СС. В асинхронном условии (S550) звуковой сигнал подавался с задержкой 550 мсек после R зубца и должен был соответствовать асинхронному восприятию. Тест состоял из 43 сессий, первые три из которых были тестовыми. Качество обратной связи оценивалось по разнице между обнаруженным и реальным R-зубцом и по непрерывности предъявляемых тонов. В случае если разница превышала техническую задержку (50 мсек) и звуковые сигналы подавались не после каждого, то сессия (из 10 тонов) не включалась в анализ. Таким образом, было отобрано 18 добровольцев, для которых осталось >10 сессий для синхронного и асинхронного условий. Для анализа результатов теста извлекались ответы добровольцев о синхронности тонов ("Да" или "Нет") и информация о реальном порядке условий, далее определялась ТОС как Φ(d'/√2), где Φ — кумулятивная функция распределения, d' — чувствительность согласно теории обнаружения сигнала [24]. d' вычислялась по следующей формуле с использованием лог-линейной коррекции (прибавление 0,5 в числителе и 1 в знаменателе, чтобы избежать нулевых значений в H или FA, приводящих к бесконечному результату):

d' = z((H+0,5)/(H+M+1))-z((FA+0,5)/(FA+CR+1)),

где z(p) — обратная кумулятивная функция распределения стандартного нормального распределения, а p — кумулятивная вероятность правильной или неправильной идентификации сигнала,

H, M — количество правильных и неправильных ответов для S250, соответственно,

CR, FA — количество правильных и неправильных ответов для S550, соответственно.

Нормализация с помощью Φ проверялась так, что корреляция нормализованных значений и исходных d' была 1.

ТОС во все тестах варьировалось от 0 до 1, и чем выше значение, тем выше интероцептивная чувствительность. В тесте с нажатием и подсчетом СС участники могли давать нулевой ответ, т.е. сообщать только о сердцебиениях, которые им удалось ощутить. Однако перед тренировочной сессией каждого из трех тестов давалась дополнительная инструкция о необходимости максимально сосредоточиться на внутренних ощущениях. Тренировочные сессии проводились с целью проверки правильности понимая инструкции и выполнения теста, а также в качестве подготовительного периода, позволяющего испытуемому сосредоточиться на внутренних ощущениях перед выполнения основной серии тестов.

R-зубцы в ЭКГ находили с помощью библиотеки MNE языка программирования Python, при этом использовали наиболее свободное от артефактов отведение ЭКГ. Статистический анализ проводили с помощью среды R 4.3.1 с открытым исходным кодом. Для оценки отклонения распределения от нормального использовали критерий Шапиро-Уилка. Данные представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (Me [Q25-Q75]). Для сравнения исследуемых тестов применяли критерий Вилкоксона для возможно связанных выборок с поправкой на множественные сравнения Бонферрони (wilcox.exact() из библиотеки exactRankTests). Для исследования зависимостей между переменными использовали двусторонний коэффициент ранговой корреляции Спирмена. Для оценки независимых факторов сердечной интероцепции (пол, возраст, ИМТ, жировая масса, тревожность) использовали однофакторную линейную регрессию. Модели линейной регрессии были проверены на гетероскедастичность (тест Уайта) и нормальность распределения остатков (тест Шапиро-Уилка). Был проведен post hoc анализ мощности и величины эффекта (d) в программе G*Power 3.1.9.7 для попарного сравнения ТОС в тестах (Wilcoxon signed-rank test: (matched pairs) из семейства t-тестов), линейной однофакторной регрессии (linear multiple regression with 1 predictor из семейства F-тестов) и корреляции Спирмена (bivariate normal model, comparison of a correlation ρ with a constant ρ0=0). Уровень значимости для всех проверяемых гипотез принимали равным 0,05.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-15-00507, https://rscf.ru/project/22-15-00507.

Клиническая характеристика исследуемых представлена в таблице 1 отдельно для мужчин (n=9) и женщин (n=9). Me [Q25-Q75], а также минимальное и максимальное значения тестов с учетом пола представлены в таблице 2.

При проверке, насколько ТОС соотносится между тестами, значимую корреляцию выявили только между тестом с подсчетом СС и тестом с нажатием кнопки (r=0,66, p=0,003, с поправкой на множественные сравнения Бонферрони p=0,009, мощность составляет 0,89) (рисунок 1).

Попарное сравнение показало, что ТОС в тесте с подсчетом СС значимо выше, чем в тесте с нажатием (W=14, p=0,005) (рисунок 2). Учитывая средние значения и стандартные отклонения теста с подсчетом СС и с нажатием, уровень значимости и объем выборки, средний эффект (d=0,52) можно обнаружить с достоверностью 0,53.

Однофакторная линейная регрессия показала значимость мужского пола для ТОС в тесте с подсчетом СС (p=0,021, R^2=0,29, β=0,37) (рисунок 3), значимость жировой массы для ТОС в тесте с нажатием (p=0,032, R^2=0,26, β=-0,02) (рисунок 4). Учитывая число предикторов, равное одному, в модели регрессии, квадрат корреляции предиктора (жировая масса) и теста с нажатием (r^2=0,16), объем выборки, для среднего эффекта (d=0,19) мощность составляет 0,4. Тест Вилкоксона для независимых выборок не выявил разницы в жировой массе между мужчинами и женщинами (W=22, p=0,114).

В рамках настоящей работы проведено сравнение субъективных тестов для оценки сердечной интероцепции с помощью сопоставления ТОС, полученной в каждом из тестов, а также оценки влияния на нее ряда параметров (пол, возраст, ИМТ, жировая масса, тревожность). Основная цель исследования заключалась в выборе наиболее оптимальной методики субъективной оценки интероцепции.

Существуют различные методики для оценки сердечной интероцепции. Для данной работы были отобраны три методики, неоднократно использованные как на группах здоровых добровольцев, так и в рамках клинических исследований для оценки кардиоцепции: тест с подсчетом СС, тест с нажатием, аудиотест. Важно отметить, что подавляющее большинство других исследований по сравнению тестов на кардиоцепцию проводилось с использованием не более двух различных тестов [25].

При попарном сравнении точности, полученной в трех тестах оценки субъективной интероцепции, были обнаружены значимые различия в группе здоровых добровольцев для теста с нажатием и теста с подсчетом СС. Последующий анализ показал значимые корреляции результатов в тестах с нажатием и с подсчетом СС, однако не обнаружил значимой связи между точностью при сравнении остальных пар тестов (аудиотест vs тест с нажатием, аудиотест vs тест с подсчетом СС). Учитывая эти результаты, можно предположить, что тест с подсчетом СС и тест с нажатием на кнопку отражают сходные процессы, связанные с восприятием сердцебиений, подтверждая конвергентную валидность.

В недавнем метаанализе, включающем 22 работы и посвященном сравнению точности аудиотеста и теста с нажатием, описана слабая, но значимая корреляция между результатами этих методик (вариабельность — 4,4%) [26]. При этом в целом ряде отдельных работ, рассмотренных авторами статьи, значимая связь между тестами отсутствовала. Общий вывод, который делают авторы, заключается в незначительной связи между этими методиками, а также в сильном влиянии выбранной методики оценки кардиоцепции на конечный результат исследования. В силу нюансов дизайна, оба теста также предполагают способность испытуемого точно улавливать ритм. Вместе с тем, тест с нажатием содержит контрольное условие, позволяющее оценить точность в восприятии времени и ритма, тогда как дизайн аудиотеста подобного контроля не предполагает. Стоит заметить, что в настоящей работе были соблюдены рекомендации по количеству повторений для аудиотеста, учитывая, что критика других работ часто касалось именно этого аспекта.

Результаты ряда других исследований относительно связи между точностью, полученной в тесте с подсчетом СС и аудиотесте, согласуются с нашими результатами. К примеру, Ring C, Brener J [27], также показали, что результаты этих двух тестов не ассоциированы между собой. Признавая потенциальную чувствительность результатов теста с подсчетом СС к фактору осведомленности участника о своей частоте СС или общих представлениях о нормальных значениях этого показателя, авторы, тем не менее, признают валидность этого теста и его способность адекватно оценивать субъективную кардиоцепцию. Важно отметить, что в других работах также была показана связь результатов теста с подсчетом СС с нейрофизиологическим отражением интероцепции — сердечными вызванными потенциалами [5]. Наряду с этим в одной из работ по сравнению результатов аудиотеста и теста с подсчетом СС на выборке из 80 человек авторы обнаружили значимые корреляции [14].

В недавней работе по сравнению тестов с подсчетом СС и с нажатием была обнаружена значимая разница между результатами тестов с бóльшим значением точности для теста с подсчетом СС, что согласуется с нашими результатами [17]. Важно отметить, что исследование проводилось на выборке 45 здоровых добровольцев, что значимо превышает размер выборки настоящего исследования. Выполненный в настоящем исследовании корреляционный анализ результатов теста с нажатием и теста с подсчетом СС показал значимость, что также согласуется с результатами работы [17].

В ряде работ, изучающих феномен кардиоцепции, встречаются данные о сопутствующих факторах, модулирующих точность проводимых тестов. Влияние фактора на точность может обуславливать выбор теста для оценки интероцепции и подтверждать его конструктивную валидность, если этот фактор также вносит вклад в объяснение модели интероцепции. В частности, авторы указывают на влияние ИМТ и процента жировой ткани в организме, с увеличением которых снижается точность в выполнении тестов на кардиоцепцию [28]. Используя аудиотест, авторы показали отрицательную зависимость между точностью и параметрами ИМТ и процентом жировой массы. Результаты настоящего исследования подтверждают этот вывод для теста с нажатием в виде отрицательной зависимости между точностью выполнения теста и жировой массой. Кроме того, те же авторы [28], оценивая влияние пола на результат теста, показали, что при дополнительном контроле за процентом жировой массы между выборками мужчин и женщин эффект большей точности среди мужчин исчезал. Авторы предположили, что более ранние данные [29] о большей точности в тестах кардиоцепции среди мужчин могут объясняться тем, что в этой когорте в среднем меньше процент жировой массы по сравнению с женской популяцией. В другой работе было показано, что мужчины существенно лучше отслеживают свое сердцебиение в тесте с подсчетом СС, чем женщины, однако данные о контроле за составом тела в этой работе не приводятся [30]. В настоящем исследовании также показано положительное влияние фактора мужского пола для одного из трех тестов, а именно, теста с подсчетом СС, при этом разницы в жировой массе между мужчинами и женщинами нет.

Ограничением исследования является маленькая выборка (n=18), поэтому важно принять во внимание предварительность полученных в данной работе результатов.

К задачам данного исследования относится выбор оптимального метода оценки кардиоцепции для дальнейшего проведения тестирования не только на здоровой группе, но и на группе пациентов с патологией сердечно-сосудистой системы. В работе с клиническими выборками особое значение для выбора метода приобретают такие сопутствующие факторы как сложность и длительность проведения эксперимента, общий объем нагрузки на организм участника и простота инструкций в тесте. Безусловно, наиболее трудоемким для имплементации является дизайн аудиотеста, т.к. он предполагает преодоление ряда технических трудностей. В отличие от аудиотеста, два других теста отличаются простотой реализации. Общие рекомендации по длительности проведения для аудиотеста предполагают не <20 повторений каждого из условий (одновременное и неодновременное), что в совокупности составляет не <25 мин. Выполнение других тестов занимает значительно меньше времени (не >10 мин). Кроме того, важно отметить, что аудиотест предполагает активную параллельную обработку участником как интероцептивных (сокращения сердца), так и экстероцептивных (звуковые сигналы) стимулов, что само по себе является сложной задачей и, возможно, снижает ТОС [26]. Можно предположить, что два других теста — тест с подсчетом СС и тест с нажатием, представляют меньшую сложность для испытуемого в плане количества ресурсов внимания, необходимых для успешного выполнения теста. В выводах исследования [17] авторы предполагают, что тест с подсчетом СС является оптимальным для оценки кардиоцепции, т.к. позволяет участнику максимально сконцентрироваться на оценке интероцептивных стимулов, в отличие от альтернативных методик. Однако в ряде работ встречаются критические комментарии относительно теста с нажатием, мотивированные тем, что тест сопровождается тактильной и проприоцептивной обратной связью в момент нажатия на кнопку, что также переключает внимание участника от интероцептивных сигналов к экстероцептивным и, возможно, снижает ТОС [17][20][26]. Если рассматривать простоту инструкций, то опыт проведения настоящего исследования показывает, что для некоторых участников эксперимента отдельную сложность составляет понимание идеи одновременности слышимого сигнала и ощущения от сердцебиения. Также важным отличием дизайна аудиотеста является то, что он относится к категории тестов с вынужденным выбором из двух альтернатив. Иными словами, его выполнение требует от участника совершать выбор из предложенных вариантов, даже если ни один из них не отражает реального ощущения. Так, даже если испытуемый не ощущает сокращений сердца, дизайн теста предполагает регистрацию ответа, таким образом провоцируя участника на угадывание и внося элемент случайности в финальный результат. Дизайн теста с подсчетом СС и теста с нажатием оставляет возможность для нулевого ответа в тесте, что, вероятно, позволяет получить более надежный результат.

В ходе настоящего исследования было проведено сравнение трех методик субъективной оценки сердечной интероцепции. Работа направлена на выбор наиболее оптимального подхода для дальнейших исследований в области интероцепции. Основываясь на полученных данных и проведенном анализе, можно сделать следующие предварительные выводы: (1) результаты подтверждают взаимосвязь между тестами с подсчетом СС и с нажатием, подчеркивая их схожесть и потенциальную способность отражать одни и те же аспекты феномена интероцепции; (2) аудиотест, несмотря на его сложность и техническую затратность, не демонстрирует значимой корреляции с двумя другими методиками, что вызывает сомнение в его эффективности для оценки интероцептивной чувствительности; (3) пол и жировая масса оказывают значимое влияние на результаты тестирования, что подтверждает необходимость учета этих параметров при анализе данных интероцептивной чувствительности.

Тест с подсчетом СС и тест с нажатием, с учетом их простоты, короткой продолжительности и минимальной нагрузки на испытуемого, могут быть рекомендованы для дальнейшего использования в клинических исследованиях и практике. Однако выбор конкретной методики должен быть обоснован спецификой исследуемой проблемы, характеристиками выборки и целями исследования. Полученные данные и выводы являются предварительными и могут послужить основой для дальнейших исследований на большей выборке в области оценки интероцепции и разработки методик, учитывающих специфику клинических и психофизиологических исследований.

Отношения и деятельность. Работа выполнена за счет гранта Российского научного фонда № 22-15-00507.