据统计,近40%的⼈⼀⽣中⾄少经历过⼀次晕厥。当出现晕厥时,会伴随短暂的意识丧失,但随后可以迅速恢复。疼痛、恐惧、炎热、通⽓过度等许多原因都可能引起晕厥。然⽽,由于缺乏在基因上易于控制的动物模型,导致晕厥的确切机制在很⼤程度上对科学家来说仍然是未知的。
在⼀项于近期发表在《⾃然》杂志上的研究中,⼀个研究团队通过运⽤多种⽅法来更好地理解⼼脏和脑之间的神经连接,⾸次确定了⼼脏和脑之间与昏厥有关的遗传途径。传统观点认为,身体是听从脑的指挥的,但新的研究表明,⼼脏也会向脑发送信号,从⽽改变脑的功能。
这项研究着重分析了与⻉-雅反射(BJR)相关的神经机制。⻉-雅反射是⼀种于1867年被⾸次描述的⼼脏抑制反射,它表现为⼼率、⾎压和呼吸的降低。据推测,这是⼀种由迷⾛神经感觉神经元(VSN)介导的反射。由迷⾛神经感觉神经元标记的⼼脏图像。在新的研究中,研究⼈员发现这些神经元会引发晕厥,为解决和晕厥相关的疾病奠定了基础。
研究⼈员发现,表达神经肽Y受体Y2(NPY2R)的迷⾛神经感觉神经元与⻉-雅反射密切相关。在实验中,他们在⼩⿏身上惊讶地发现,当使⽤光控遗传修饰技术(⼀种刺激和控制神经元的⽅法)主动触发NPY2R迷⾛神经感觉神经元时,原本活动⾃如的⼩⿏⽴即晕倒了。在这个过程中,研究⼈员记录了⼩⿏脑中数千个神经元的活动,以及⼼脏活动和包括瞳孔直径、眨眼在内的⾯部特征的变化。
他们还使⽤机器学习来分析数据并确定那些值得关注的特征。
结果表明,⼀旦NPY2R迷⾛神经感觉神经元被激活,⼩⿏就会表现出快速的瞳孔扩张,以及⼈类昏厥时会出现的“翻⽩眼”的典型症状,同时还伴随⼼率、⾎压、呼吸频率受到抑制,流向脑的⾎流量减少的情况出现。此外,研究⼈员还观察到,在这些状况出现的⼏秒钟后,⼩⿏就能恢复脑活动和运动。
新的研究⾸次概括了⼈类晕厥在⽣理、⾏为和神经⽹络⽔平上的特征。由此获得的新信息,或许将更好地帮助我们理解和治疗与脑⼼连接有关的各种精神和神经疾病。在过去的研究中,科学家很难梳理出这样的发现,很⼤程度上是因为神经科学家专注于脑,⽽⼼脏病学家研究⼼脏,这些研究是分开进⾏的。⽽新研究的⼀个独特之处在于,研究⼈员将⼼脏视为⼀种感觉器官,⽽⾮⻓期以来所认为的“脑发出信号,⼼脏只是遵循指示”的观点。