其實我是個特社恐又愛焦慮的人,每逢要在人群前講話,那是真能體會一把什麼叫“心要從嗓子眼蹦出來”,心跳聲大得感覺全場人都能聽到,這麼多年全靠演技硬撐。所幸演技貌似還行,基本都演住了,沒有掉啥大鏈子。

有意思的是,點開今日《自然》,頭版頭條這項研究發現,不光緊張焦慮讓心跳加速,心跳加速竟然也能直接“遙控”大腦開始焦慮

來自史丹佛大學的光遺傳學之父Karl Deisseroth團隊,透過無創的光遺傳學“心臟起搏器”,給小鼠來了次心跳大冒險,發現心動過速會有效增強焦慮樣行為,抑制大腦後島葉活動就能減弱這種影響

這個發現說明大腦和身體都可能參與情緒的發展,更意味著我們或許可以透過干預心臟來治療焦慮等問題。這可是個好訊息,畢竟影響一下心臟可比影響一下大腦要容易多了。

今日官網頭版頭條,心臟圖真好看

而且《自然》《科學》一起配發了三篇評論,很豪華

論文題圖

我們的情緒會直接反應在身體上,比如說看見可怕的東西會感到“汗毛倒豎”,聽到壞訊息“心頭一沉”。很長時間以來,科學家們都抱有一個疑問,情緒與身體機能之間,到底是誰驅動誰?

這個問題在1880年代首次由一名心理學家提出,至今未能解決。Karl Deisseroth在大學期間首次接觸到這個難題,心臟與大腦之間的聯絡確實很難釐清,畢竟你很難尋找到一種方法能夠單獨啟用心臟而不影響到其他機體部位。

此前我們介紹過的光遺傳學(這篇文章真寫老好了),則給了這個難題一條出路。簡單來說,光遺傳學使目標細胞表達光敏蛋白,以光作為細胞功能的”開關“,已經能夠實現以毫秒為單位對單個神經元細胞的精細操控,可謂是神經科學研究的一項爆炸式黑科技。

這項研究中,Deisseroth團隊使用的是一種在2019年構建的視紫紅質ChRmine,它有兩個特點,一是靈敏度非常高,二是識別紅光。高靈敏度意味著啟用它所需的輻照強度低,而紅光我們都知道穿透性比較強,也就意味著可以真正無創影響深部組織。實際上研究者們也確實完成了隔著腦殼調控深部腦回路,ChRmine前途無量哇。

把ChRmine基因與小鼠心肌肌鈣蛋白T啟動子(mTNT)連線在一起,透過AAV9遞送,這樣就能定向地在小鼠心肌中表達ChRmine了。從結果來看效果很好,表達均勻無脫靶,589nm光能夠有效提升小鼠心率,光照停止後也能立刻恢復自然起搏,此外小鼠挺健康、行為一切正常。

ChRmine均勻表達

體外實驗可見光照能加速心肌細胞收縮

為了方便實驗,研究者們做了一個小鼠專用背心,背心上裝著一個591nm的微型LED,LED光穿透小鼠的胸壁可以照射到心臟,這樣也不耽誤小鼠活動。

準備做好,開始實驗!

透過這套裝置,小鼠的心率從正常的每分鐘660次升高到了900次在這種狀況下,小鼠更不願意去往開闊地帶,這是一種典型的焦慮表現

另一項實驗中,小鼠按下槓桿獲得獎勵,但有一定機率遭受電擊。心動過速小鼠在懲罰機率10%的時候就不會再去按槓桿了,而對照小鼠要到30%才會停止。這也說明心動過速小鼠的焦慮水平升高了。

分析整個過程中大腦的神經活動,研究者發現後島葉(pIC)要為這一現象負責。島葉是公認的情緒與身體訊號處理中心,使用另一種視紫紅質iC++抑制後島葉活動,心動過速也不再給小鼠帶來焦慮了

原理

有科學家評論認為,這是一種幫助動物更快處理危險訊號的機制。而對人類來說,意味著我們獲得了從大腦之外管理焦慮的方法。

參考資料:

[1]https://www.nature.com/articles/s41586-023-05748-8

[2]https://www.nature.com/articles/d41586-023-00584-2

[3]https://www.nature.com/articles/d41586-023-00502-6

[4]https://www.science.org/content/article/racing-heart-makes-mind-race-too-mouse-study-finds

來自: 奇點網