Science大脑和其他器官之间的交

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英成

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翊竑

近日,Science发表了特约评论员EmilyUnderwood题为Asenseofself的文章,系统回顾了大脑与内脏器官如何发生交叉对话并塑造了“内感受”。“内感受”能广泛影响记忆、情绪和决策有关的大脑区域,该领域的最新发现挑战了传统观点,甚至可能为探索意识的本质提供线索。

上世纪30年代,神经外科学家WilderPenfield将电极接至受试者的大脑上,并记录其主观感受,以探索不同的大脑区域所对应的功能。结果显示,刺激相邻的大脑区域会在相应的身体部位产生感觉(如手、前臂、肘部等),并绘制了著名的“homunculus”图谱。有趣的是,当受试者的岛叶被刺激时,部分人感到不适,甚至出现打嗝或呕吐等反应。事实上,这些内脏信号比大脑对身体表面的映射更复杂,负责不同内部感觉的大脑区域似乎相互重叠。这些发现虽然在当时仍处于初步探索阶段,但开辟了脑与内脏器官交叉对话的研究新领域。

这种脑与内脏器官的双向交流被称为内感受,由复杂的全身神经和激素系统控制,其中迷走神经扮演着重要作用。其由超过,根纤维组成,这些传导信号几乎从每个内脏器官到达大脑。新的证据表明,迷走神经纤维所传导的信号能够越过脑干。这表明内感受网络广泛参与生理的内部变化的神经调控,甚至与更复杂的大脑认知区域息息相关——影响着记忆、情绪和自我意识。

因此,调控内感受将有望用于部分疾病的治疗。例如,通过植入锁骨下的装置,从而向迷走神经传送电脉冲,已在美国获准用于治疗癫痫和抑郁症。另一种侵入性较小的治疗设备,包括向颈部皮肤输送电流的装置和一种称为经皮耳廓的耳戴式装置,正在研究用于治疗类风湿性关节炎、肥胖症和阿尔茨海默病等多种疾病。

刺激迷走神经能够对身体产生诸多作用,但当前挑战在于阐明明确的机制。匹兹堡大学的PeterStrick研究组发现,影响到胃的副交感神经输出的皮层神经元起源于喙端岛叶和内侧前额叶皮层的部分,这些区域与内感受和情绪控制相关。相比之下,影响胃交感神经输出的皮层神经元绝大多数来自初级运动皮层、初级躯体感觉皮层和次级运动皮层,这些区域与骨骼运动控制和动作有关。因此,对胃的自主控制的两个分支受到不同皮质网络的影响。在另一项动物研究中,南加州大学的ScottKanoski研究组发现,切断胃和海马体之间的感觉迷走神经后,实验组动物无法记住新的物体和位置,并减缓了神经元的产生。类似的内感受机制还参与尼古丁成瘾等过程。

基于此,诸多临床试验正在开展。美国加州CalaHealth公司正在开发一种耳戴式设备,可以根据人的呼吸节奏提供内感受刺激。这项研究的目标是通过增强通过脑干传输到上脑区的信号来治疗慢性疼痛和偏头痛等疾病,这些信号可通过去甲肾上腺素和血清素等信号分子抑制疼痛。类似的设备还被应用于针对创伤后应激障碍、败血症和阿尔茨海默氏症等各种疾病,甚至用于预防重症COVID-19患者的急性呼吸窘迫综合征。有趣的是,研究者在探索这种设备是否可以影响意识本身——恢复昏迷患者的意识。研究者已招募了受试者,即将开展电刺激的安全性和有效性测试。

总而言之,基于内感受的一系列临床研究,挑战了长期以来将身体调节与构成我们自我意识的“高级”心理过程(如语言)分开的传统观念,有望回答“心身二元论”等本质问题。但是“内感受如何产生以及为何产生”等基本问题仍是空白,该领域的蓬勃发展将为治疗复杂疾病、理解自我意识等提供重要帮助。

图1.经皮耳部迷走神经刺激装置示意图

原文链接:

doi.org/10./science...

制版人:十一

参考文献

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