湖南
科学家们一直在探索大脑如何与我们体内的其他器官进行沟通。最近，一项神经科学的突破性研究揭示了大脑、心脏和肺部之间的复杂互动。研究人员发现，大脑中的特定神经元在处理来自心脏和肺部的信号方面发挥着关键作用，这一发现为我们理解大脑与身体其他部分的整合提供了新的视角。
我们的大脑不断地接收来自身体内部器官的信息，尤其是心脏和肺部。这些信息很少进入我们的意识，但对于维持健康的身体和影响大脑的表现，包括感知、情绪和认知，都至关重要。现在，研究人员正在研究大脑如何处理来自心脏和肺部的连续信息流，这有助于我们更广泛地理解大脑与身体的整合，以及由此产生的健康或疾病状态。
在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上发表的研究中，联合资深作者、北卡罗来纳大学医学院的Vibhor Krishna博士、西弗吉尼亚大学医学院的Ali Rezai博士以及瑞士联邦理工学院的认知神经科学实验室主任Olaf Blanke博士发现，大脑中的特定神经元积极参与处理心脏和呼吸信号。
Krishna博士说：“每次心跳和每次呼吸都为大脑创造了丰富的感官信息流。然而，关于大脑如何整合这些信息的更深层次理解一直难以捉摸。我们对发现人类大脑如何实现心血管-呼吸信息的整合以及这种整合的崩溃是否与临床上观察到的大脑、心脏或肺部的疾病有关感兴趣。”
多年来，临床和研究团队合作，通过深部脑刺激手术期间建立的微电极记录技术，艰难地研究了这种整合。研究人员使用了一种新的研究方法，通过研究三个不同丘脑区域的单个神经元，能够直接观察到丘脑和下丘脑神经元在处理心血管-呼吸信号中的功能性参与。这些信息有助于更好地描述大脑皮层下区域如何处理来自内部器官的信号。
为了完成这项工作，研究团队利用微电极记录技术，在治疗神经疾病患者的深部脑刺激期间进行了研究。然后，研究人员使用这些记录来研究三个皮层下区域——丘脑的腹侧中间核和腹侧尾状核，以及下丘脑——与心脏和呼吸功能相关的单个神经元的活动。他们发现，约70%的记录神经元受到心跳、心搏间期或呼吸的调节。这些心脏和呼吸反应模式在神经元之间的时机和调节类型上有很大差异。作者写道，这些内脏神经元中有相当比例——约30%——对多种测试信号有反应，这强调了心脏和呼吸信号在下丘脑和丘脑神经元中的专业化和整合。
Krishna博士说：“我们认为我们的工作对几个医学专业，包括心脏病学、肺病学、神经学、精神病学和心理学研究都具有重要意义。” Rezai博士补充说：“更好地理解人类大脑是下一个前沿。功能神经外科医生和神经科学家之间的跨学科合作将使我们能够获得前所未有的人类大脑内部功能的窗口。”
北卡罗来纳大学神经外科系主任Nelson Oyesiku博士称赞这项研究是一个重要的进步，他说：“我们知道大脑通过直接的神经和内分泌调节维持全身的稳态。这项研究揭示了心脏和肺部的传入信息在丘脑和下丘脑脑区以及其他区域被处理，使我们的大脑能够有效地承担调节身体功能的角色。”
参考资料：DOI： 10.1073/pnas.2316365121
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