撰｜X Omics
神经电震荡被认为是大脑处理信息的基础。各种振荡模式反映了局部或全脑网络中的处理，并且自发发生或与感觉和认知处理相关。越来越多的证据表明，这种神经震荡也可以通过身体节律的内感受来调节，例如呼吸或心跳。内感受是对内部身体信号的感知，而不是对外部世界的感官知觉，从而告知大脑有关有机体的状态。
2024年2月2日， 德国雷根斯堡大学VERONICA EGGER课题组在Science上发表题为“Blood pressure pulsations modulate central neuronal activity via mechanosensitive ion channels”的文章，该研究受限网络内局部振荡的机制，开发了大鼠嗅球的半完整制剂——大脑中嗅觉处理的第一站，以其强烈的振荡活动而闻名。在这种类型的简化准备中，没有心脏、肺或其他大脑区域的输入，球的脉管系统通过蠕动泵灌注人造血液。该泵在脑血管系统内产生压力脉动，在我们的设置中，该压力脉动恰好符合体内心跳引起的颅内压脉动的生理范围。值得注意的是，这些泵引起的机械脉动精确地伴随着源自二尖瓣细胞（嗅球的主要神经元）的局部电场振荡。根据最近关于大脑主要神经元子集中机械敏感离子通道表达的证据，我们假设这些神经元可能能够直接感知与心跳相关的血管血压脉动。
心跳通过脑血管系统的传递引起颅内压脉动。我们发现动脉压脉动可以直接调节中枢神经元活动。在半完整的大鼠大脑标本中，血管压力脉动引起嗅球二尖瓣细胞层相关的局部场振荡。这些振荡不需要突触传递，但反映了二尖瓣细胞中的压力感受转导。这种转导是由快速兴奋性机械敏感离子通道介导的，并调节神经元尖峰活动。在清醒的动物中，心跳会在大约 20 毫秒内带动一部分嗅球神经元的活动。因此，我们认为这种快速、内在的内感受机制可以调节嗅球内以及可能跨其他大脑区域的感知。
泵引起的压力脉动为二尖瓣细胞内的机械感觉转导途径提供了足够的刺激。这种转导是由快速兴奋性机械敏感离子通道（很可能是 Piezo2）介导的，这些离子通道存在于二尖瓣细胞的子集中。在许多其他身体组织中，Piezo2 已被证明有助于检测相似频率范围内的振动。它的门控特性很可能是压力刺激的正弦波形转变为我们在准备过程中观察到的更复杂的局部场振荡波形的基础。尽管这种快速转导途径不涉及突触传递，但血管压力脉动节律带动了二尖瓣细胞的自发尖峰活动。因此，机械感觉转导对尖峰计时产生直接调节影响。
内感受在大脑功能中的作用是当前神经科学的主要挑战之一。在人类中，最近的实验证据支持心动周期对自主和有意识的感知和认知的调节。尽管这种调节部分是由源自主动脉压力感受器的经典上行多突触通路介导的，但目前的结果表明，心跳引起的脑血管搏动可以通过机械敏感通道的激活直接影响中枢神经元活动。尽管目前这条直接通路的功能还处于猜测阶段，但我们提出，全脑的“心跳前哨神经元”网络介导认知、情绪和自主状态的内感受调节。例如，某些唤醒状态的发生可能与该网络的激活相关。我们的发现为内感受体脑轴增加了一条快速传输线，使中枢神经元可以感受到大脑内的脉冲。
原文DOI: 10.1126/science.adk8511
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