摘要:情感状态会影响身体生理反应,例如焦_生物

2023-03-29 13:35:20 百科达人 次阅读 投稿:找个厨娘炸厨房

摘要:情感状态会影响身体生理反应,例如焦_生物

摘要:

情感状态会影响身体生理反应,例如焦虑会导致心跳加快等。但心率增快本身是否会引起焦虑或恐惧反应尚不清楚。一个世纪以前提出的情感生理学理论认为,信息从身体流向大脑的过程很重要,甚至可能占主导地位。本文旨在通过开发一种非侵入性的光遗传学起搏器,使用可穿戴的微型LED马甲和系统性的病毒载体传递强效泵样蛋白质通道,精确控制自由活动的小鼠的细胞类型特异性心脏节律,来正式测试这个想法。结果表明,光致心动过速可以在有风险的情境中显著增强焦虑样行为,这表明情感状态的形成可能涉及中枢(大脑)和外周(身体)的过程。为了识别潜在机制,研究者使用全脑活动筛查和电生理学来寻找被施加的心脏节律激活的大脑区域。他们发现后枕叶皮层可能是底层心脏内部信息处理的潜在介质,并且发现光遗传学抑制该脑区可以减轻光致心动过速诱导的焦虑样行为。这些发现表明,情感或情绪状态的起源必须同时考虑身体和大脑细胞。此外,本文的结果定义了一种通用的方法,可以在行为过程中非侵入性地、精确地对有针对性的细胞间的全身互动进行功能研究。

讨论:

在这项研究中,我们开发了一种非侵入性光遗传学控制特定心律的方法,在活跃行为期间进行控制。我们表明,光诱导的心动过速并不本质上具有厌恶性,而是会在潜在的危险环境中引发焦虑样行为和紧张情绪。虽然不同的机制可能会对这种效应作出贡献,但我们认为引起的心动过速的焦虑原因不太可能是通过降低血压来介导的,因为降低收缩压的药物往往具有抗焦虑作用(例如普萘洛尔和可乐定)或中性作用(例如钙通道阻滞剂)。我们观察到,在增加心率(900 bpm或15 Hz)时产生的焦虑与临床观察一致,即加速心率(但不是其他形式的血液动力学改变,例如增加的心率变异性)与恐慌和其他焦虑相关障碍有关。改变的是心率,而不是心脏收缩的外部性质,这似乎很重要;例如,我们发现在基线心率(660 bpm或11 Hz)附近间歇性或异步刺激并不会导致焦虑样行为。

在进一步研究这些行为机制时,我们发现光遗传调控能够激活pIC,这与已有研究结果一致。在麻醉啮齿动物中进行的心血管控制研究、人类的心脏内感知和反射控制的神经影像学研究,包括恐慌和焦虑症的情况下,都表明pIC的激活。目前尚不清楚是否可以通过周围压力感受神经元或其他感觉机制来调节该通路以检测血压变化。可能还有其他途径可以将心脏内部感觉信息传递到更高级的皮层区域。在光遗传抑制pIC时,心脏起搏的焦虑行为效应减弱,这表明insula在将来自心脏的感觉信息与环境风险的情境评估相结合,产生适应性行为模式方面具有因果作用。我们的研究结果支持insula皮层不仅在监测消耗性状态,还在监测完全内部的心脏内感知状态,以指导相关的行为反应,这与以前的人类心脏内感知神经影像学研究结果一致。

本研究表明,在完全完整、自由行为的哺乳动物中,可以实现细胞类型特异性、时间精确、非侵入性的器官规模生理干扰。虽然我们主要应用该方法研究动物行为的几分钟,但未来与微型无线装置的整合可能有助于在减轻对光源的紧密接触的同时,对目标细胞群体进行数日至数周的调节研究。此外,细胞类型定位策略的改进可能实现特定细胞类型(例如起搏细胞、浦肯野纤维和心脏神经节)的最小侵入性到非侵入性的光遗传学解剖,以确定它们对调节心脏电生理和行为的影响。最后,我们的方法不需要专门的光电子学或手术,有潜力广泛应用于身体内的各种生理系统,为探索健康、疾病和治疗中生理系统之间复杂相互作用开辟了许多机会。

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心跳控制大脑!光学遗传之父证实百年猜想,【科学快报】第71期