科技日?qǐng)?bào)記者 張夢(mèng)然
日本自然科學(xué)研究機(jī)構(gòu)科學(xué)家開發(fā)出一種創(chuàng)新的深腦成像技術(shù),用于研究大腦中一個(gè)關(guān)鍵的腦干結(jié)構(gòu)——孤立管核(NTS)。該成果打開了“腦—身—心”互動(dòng)研究新窗口,不僅為研究腦—體之間的復(fù)雜聯(lián)系提供了有力工具,也為基礎(chǔ)神經(jīng)科學(xué)研究向臨床轉(zhuǎn)化搭建了橋梁。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《細(xì)胞報(bào)告方法》。
NTS是通過迷走神經(jīng)介導(dǎo)大腦與身體器官之間交流的重要樞紐,這一過程對(duì)于情緒調(diào)節(jié)和整體心理健康至關(guān)重要。然而,此前傳統(tǒng)的成像方法無法在活體動(dòng)物中對(duì)其進(jìn)行全面觀察。而NTS之所以難以研究,是因?yàn)樗挥谛∧X下方的深層區(qū)域。舊方法為了接近NTS,不得不移除小腦,但小腦也是運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的重要中樞,同時(shí)被認(rèn)為參與情緒調(diào)節(jié)。因此,科學(xué)界需要一種既能保留小腦功能、又能觀察NTS的新方法。
此次,團(tuán)隊(duì)介紹了一種新的實(shí)時(shí)NTS成像技術(shù),被稱為“D-PSCAN”(基于雙棱鏡的小腦下腦干結(jié)構(gòu)與神經(jīng)回路成像)。該技術(shù)能夠在不干擾小腦功能的前提下,對(duì)活體實(shí)驗(yàn)對(duì)象的NTS神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行高分辨率、微創(chuàng)的可視化記錄。
該技術(shù)的核心在于,在小腦與腦干之間精確植入由兩個(gè)微型棱鏡組成的裝置,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)NTS的廣泛而清晰的視野覆蓋。團(tuán)隊(duì)測(cè)試了NTS對(duì)迷走神經(jīng)電刺激的反應(yīng)。迷走神經(jīng)負(fù)責(zé)將來自內(nèi)臟器官的信號(hào)傳遞至NTS。他們發(fā)現(xiàn),特定強(qiáng)度的迷走神經(jīng)電刺激能夠激活NTS中的神經(jīng)元,并且不同的刺激參數(shù)會(huì)導(dǎo)致不同的神經(jīng)響應(yīng)模式,包括興奮性增強(qiáng)或抑制效應(yīng)。目前,迷走神經(jīng)電刺激已被用于治療耐藥性癲癇,其在抑郁癥等精神和神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用也在探索中,此次有望優(yōu)化相關(guān)治療參數(shù)。
團(tuán)隊(duì)還研究了NTS在更自然條件下的功能表現(xiàn):當(dāng)小鼠攝入食物后,腸道釋放的激素能夠引發(fā)NTS的神經(jīng)活動(dòng),這表明NTS在感知和整合來自身體內(nèi)部信號(hào)方面發(fā)揮著重要作用。
深入理解這一機(jī)制有助于開發(fā)針對(duì)精神和神經(jīng)疾病的新型療法,促進(jìn)人類心理健康與整體福祉。
總編輯圈點(diǎn)
NTS位于延髓背側(cè),是迷走神經(jīng)感覺傳入的第一級(jí)中樞。研究人員很難在活體動(dòng)物中對(duì)其運(yùn)行機(jī)制開展精細(xì)探測(cè),因?yàn)槠湮恢秒[蔽,甚至需要“挪開”小腦才方便觀察。此次,科研人員采用了一種新的實(shí)時(shí)NTS成像技術(shù),在小腦與腦干之間精確植入由兩個(gè)微型棱鏡組成的裝置,以巧妙的設(shè)計(jì)獲得對(duì)NTS清晰的觀測(cè)視野。研究表明,NTS可以感知和整合來自身體內(nèi)部信號(hào)。對(duì)NTS的深入研究,或有助于對(duì)腦部、心理疾病的治療。