Temporal and multisensory integration of cardiac and auditory signals: implications on interoception, cardiac function, and emotion

Abstract

A capacidade de integrar informação sensorial do ambiente (exteroceção) e de estados fisiológicos internos (interoceção) – integração intero-exterocetiva – é um aspeto fundamental da nossa consciência, resultando numa representação multissensorial do nosso corpo no mundo. Ao coordenar a sua atividade neural às dinâmicas intero-exterocetivas, o cérebro produz respostas temporais adaptativas à sua complexidade através de sincronização temporal, modulando as dinâmicas fisiológicas, emocionais, e cognitivas das nossas esferas individuais e sociais. Deste modo, anomalias nestes processos podem resultar em incerteza em relação a estados corporais e estados emocionais e cognições mal adaptativas. Intervenções recentes baseadas em biofeedback cardíaco, mindfulness, e audição musical têm demonstrado resultados promissores neste aspeto. O objetivo deste estudo foi desenvolver um sistema musical interativo baseado em biofeedback cardíaco e observar o seu efeito em aspetos de interoceção, função cardíaca, e estados emocionais subjetivos, bem como explorar diferenças individuais em interoceção (autorrelato), psicopatologia, e representação emocional. Uma amostra de 24 participantes saudáveis foi dividida em três grupos, cada um efetuando uma sessão de uma tarefa de atenção: 1) atenção cardíaca mindful (interocetiva), 2) audição musical não-interativa (exterocetiva), e 3) audição musical interativa (intero-exterocetiva). Foram avaliadas medidas de interoceção (comportamentais e de autorrelato), função cardíaca, estados emocionais subjetivos, psicopatologia e representação emocional. Encontrámos diferenças significativas em precisão interocetiva no grupo intero-exterocetivo, bem como melhorias em função cardíaca e redução de afeto negativo em todos os grupos. Também confirmámos o papel preditivo de aspetos de psicopatologia, e habilidades interocetivas e de representação emocional. Em suma, estes resultados demonstraram a eficácia do sistema musical interativo na otimização de interoceção, função cardíaca, e estados emocionais, sugerindo que esta abordagem poderá facilitar processos de integração intero-exterocetiva e sincronização temporal, melhorando níveis de certeza acerca de estados corporais, e convidando atenção plena e estados emocionais e fisiológicos calmos.

The ability to integrate sensory information from the environment (exteroception) and internal physiological states (interoception) – intero-exteroceptive integration – is a key aspect of our consciousness, resulting in a multisensory representation of our body in the world. By coordinating its neural activity to intero-exteroceptive dynamics, the brain produces temporal-based responses to adapt to their complexity through temporal synchronization, modulating the physiological, emotional, and cognitive dynamics of our individual and social spheres of experience. Abnormalities in these processes may thus result in uncertainty about bodily states and maladaptive emotional states and cognitions. Recent interventions employing cardiac biofeedback, mindfulness, and music listening have shown promising results in this respect. The aim of this study was to develop a cardiac biofeedback-based interactive music system and observe its effect on interoception, cardiac function, and subjective emotional states. We also aimed to explore individual differences in self-reported interoception, psychopathology, and emotion representation. A sample of 24 healthy participants was divided into three groups, each performing a single-session attention task: 1) heartbeat mindful attention (interoceptive), 2) non-interactive music listening (exteroceptive), and 3) interactive music listening (intero-exteroceptive). Measures of self-report and task-based interoception, cardiac function, subjective emotional states, psychopathology, and emotion representation were assessed. Significant differences were found in interoceptive accuracy in the intero-exteroceptive group, as well as improvements in cardiac function and reduction of negative affect in all groups. We also confirmed the predictive role of psychopathology, and interoceptive and emotion representation abilities. Together, these results demonstrated the effectiveness of interactive music systems in improving aspects of interoception, cardiac function, and subjective emotional states, suggesting that this approach may facilitate intero-exteroceptive integration and temporal synchronization, enhancing one’s certainty about bodily states, while inviting mindful attention and calm emotional and physiological states.