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打開“腦—身—心”互動研究新窗口,深腦成像技術(shù)深度解碼腦干關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

2025-05-07 01:35:00 來源: 科技日報 點擊數(shù):

科技日報記者 張夢然

日本自然科學研究機構(gòu)科學家開發(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”互動研究新窗口,不僅為研究腦—體之間的復雜聯(lián)系提供了有力工具,也為基礎神經(jīng)科學研究向臨床轉(zhuǎn)化搭建了橋梁。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《細胞報告方法》。

NTS是通過迷走神經(jīng)介導大腦與身體器官之間交流的重要樞紐,這一過程對于情緒調(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物中對其進行全面觀察。而NTS之所以難以研究,是因為它位于小腦下方的深層區(qū)域。舊方法為了接近NTS,不得不移除小腦,但小腦也是運動協(xié)調(diào)的重要中樞,同時被認為參與情緒調(diào)節(jié)。因此,科學界需要一種既能保留小腦功能、又能觀察NTS的新方法。

此次,團隊介紹了一種新的實時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,對活體實驗對象的NTS神經(jīng)活動進行高分辨率、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微型棱鏡組成的裝置,從而實現(xiàn)對NTS的廣泛而清晰的視野覆蓋。團隊測試了NTS對迷走神經(jīng)電刺激的反應。迷走神經(jīng)負責將來自內(nèi)臟器官的信號傳遞至NTS。他們發(fā)現(xiàn),特定強度的迷走神經(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)會導致不同的神經(jīng)響應模式,包括興奮性增強或抑制效應。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)疾病中的應用也在探索中,此次有望優(yōu)化相關(guān)治療參數(shù)。

團隊還研究了NTS在更自然條件下的功能表現(xiàn):當小鼠攝入食物后,腸道釋放的激素能夠引發(fā)NTS的神經(jīng)活動,這表明NTS在感知和整合來自身體內(nèi)部信號方面發(fā)揮著重要作用。

深入理解這一機制有助于開發(fā)針對精神和神經(jīng)疾病的新型療法,促進人類心理健康與整體福祉。

總編輯圈點:

NTS位于延髓背側(cè),是迷走神經(jīng)感覺傳入的第一級中樞。研究人員很難在活體動物中對其運行機制開展精細探測,因為其位置隱蔽,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時NTS成像技術(shù),在小腦與腦干之間精確植入由兩個微型棱鏡組成的裝置,以巧妙的設計獲得對NTS清晰的觀測視野。研究表明,NTS可以感知和整合來自身體內(nèi)部信號。對NTS的深入研究,或有助于對腦部、心理疾病的治療。

責任編輯:常麗君

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