如果我们昏倒了怎么办？Nature发现了新的大脑和心脏连接

近40%的人一生中至少经历过一次晕厥或晕厥。这些短暂的意识丧失，无论是由疼痛、恐惧、炎热、换气过度还是其他原因引起的，都占医院急诊室就诊的很大一部分。然而，人们“昏倒”的确切根源机制在很大程度上仍然是一个谜。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员与斯克里普斯研究所和其他机构的同事一起，在《自然》杂志上发表了一篇新报告，首次确定了心脏和大脑之间与昏厥有关的遗传途径。

他们的独特方法之一是将心脏视为一种感觉器官，而不是长期以来认为大脑发出信号，心脏只是遵循指示的观点。该论文的资深作者、生物科学学院助理教授Vineet Augustine运用了多种方法来更好地理解心脏和大脑之间的神经连接。

Augustine说:“我们发现，心脏也会向大脑发送信号，从而改变大脑的功能。”研究人员在他们的论文中指出，这项研究得出的信息可能与更好地理解和治疗与脑-心连接有关的各种精神和神经疾病有关。

“我们的研究首次全面证明了基因定义的心脏反射，它忠实地概括了人类晕厥在生理、行为和神经网络水平上的特征。”

Augustine与生物科学研究助理Jonathan Lovelace和研究生Jingrui Ma(论文的第一作者)以及他们的同事一起研究了与Bezold-Jarisch反射(BJR)相关的神经机制，BJR是一种心脏反射，于1867年首次被描述。几十年来，研究人员一直假设，以心率、血压和呼吸降低为特征的BJR可能与昏厥有关。但由于参与反射的神经通路尚不清楚，因此缺乏证明这一观点的信息。

研究人员专注于被称为结节神经节的感觉簇背后的遗传学，它是迷走神经的一部分，在大脑和内脏器官(包括心脏)之间传递信号。具体来说，迷走神经感觉神经元(VSNs)将信号投射到脑干，被认为与BJR和昏厥有关。在他们寻找新的神经通路的过程中，他们发现表达神经肽Y受体Y2(称为NPY2R)的VSNs与众所周知的BJR反应密切相关。

研究人员在小鼠身上研究了这一途径，他们惊讶地发现，当他们使用光遗传学(一种刺激和控制神经元的方法)主动触发NPY2R VSNs时，自由活动的小鼠立即晕倒了。在这些情节中，他们记录了小鼠大脑中数千个神经元的活动，以及心脏活动和面部特征的变化，包括瞳孔直径和眨眼。他们还以多种方式使用机器学习来分析数据并确定感兴趣的特征。他们发现，一旦NPY2R神经元被激活，老鼠就会表现出快速的瞳孔扩张和人类昏厥时典型的“翻白眼”，同时心率、血压和呼吸频率也会受到抑制。他们还测量了流向大脑的血流量减少，这是与加州大学圣地亚哥分校神经生物学和物理系大卫·克莱因菲尔德教授实验室合作的一个领域。

研究人员在一篇论文总结中写道:“当我们看到他们的眼睛在大脑活动迅速下降的同时翻了回去时，我们大吃一惊。几秒钟后，大脑活动和运动又恢复了。这是我们顿悟的时刻。”

进一步的实验表明，当NPY2R vsn从小鼠体内移除后，BJR和昏厥症状消失。先前的研究表明，昏厥是由脑血流量减少引起的，这项新研究也发现这是正确的，但新的证据表明，大脑活动本身可能起着重要作用。因此，研究结果表明，新基因鉴定的VSNs及其神经通路的激活不仅与BJR有关，而且更重要的是与整个动物生理学、某些大脑网络甚至行为有关。

因为神经科学家研究大脑，心脏病学家研究心脏，所以以前很难梳理出这样的发现，但许多研究都是分开进行的。“传统上，神经科学家认为身体只是跟着大脑走，但现在越来越清楚的是，身体向大脑发送信号，然后大脑改变功能。”

研究人员希望继续追踪迷走神经感觉神经元被触发行动的精确条件。

他们指出:“我们还希望更仔细地检查晕厥时刻的脑血流量和大脑中的神经通路，以更好地了解这种常见但神秘的情况。”

他们还希望将他们的研究作为一种模式，开发针对晕厥相关疾病的靶向治疗方法。

《自然》杂志论文的共同作者包括:Jonathan Lovelace, Jingrui Ma, Saurabh Yadav, Karishma Chhabria, Hanbing Shen, Zhengyuan Pang, Tianbo Qi, Ruchi Sehgal, Yunxiao Zhang, Tushar Bali, Thomas Vaissiere, Shawn Tan, Yuejia Liu, Gavin Rumbaugh, Li Ye, David Kleinfeld, Carsen Stringer和Vineet Augustine。