将疾病称为“心身疾病”并不意味着它是虚构的

最近的实验已经开始以前所未有的方式绘制大脑和身体之间的神经元连接

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


安慰剂效应、运动后的快感、压力过大时生病——大众媒体和科学文献都充斥着关于心理或精神过程如何影响我们的健康和福祉的例子。这种“身心连接”对于正常的器官功能至关重要,也被视为心身疾病的基础。然而,我们的思想可以影响各种器官系统功能的概念常常受到一些怀疑,部分原因是它缺乏坚实的生物学基础。

这种情况正在改变。我们现在开始提供科学证据,以揭示我们的大脑和身体之间重要的动态关系。在这个过程中,我们正在了解灵长类动物的大脑与其他动物的大脑有何不同——这一现实对于神经系统疾病的病因和治疗研究具有重要的意义。

中枢神经系统和内脏器官之间的连接是由自主神经系统的交感神经(战斗或逃跑)和副交感神经(休息和消化)亚部分介导的。我们对连接大脑和脊髓中枢的自主神经输出与特定器官的神经连接了解甚多。


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然而,将更高级别的大脑功能和中枢部位(如大脑皮层)与自主神经输出和器官功能联系起来的神经回路尚未明确定义。这是因为大多数传统的示踪剂只能定义器官的直接输入和输出,而不能定义提供间接但有意义的神经信号的背景连接网络。

我们的研究团队通过使用嗜神经病毒(专门针对神经元的病毒)作为跨神经元示踪剂,克服了这一挑战。在《美国国家科学院院刊》中,我们最近描述了使用狂犬病毒示踪剂来揭示猴子和大鼠大脑皮层中影响肾上腺髓质的区域,以及狂犬病毒从大鼠肾脏的运输。

在我们的非人类灵长类动物研究中,我们将狂犬病毒示踪剂注射到肾上腺髓质(肾脏顶部的腺体)中,并追踪其路径回到参与运动、认知和情绪的大脑区域。这些皮质区域代表了“压力和抑郁连接组”中的关键节点。在大鼠中,对肾上腺髓质以及肾脏的下行影响主要来自皮质运动区域。事实上,在猴子中认知控制的主要来源的皮质区域似乎在大鼠中不存在。因此,灵长类动物的身心连接比大鼠更广泛和复杂。

这些观察结果为皮质对交感神经系统的影响的神经解剖学组织提供了一个新的视角。狂犬病毒跨神经元追踪的强大之处在于,它揭示了皮质对该系统的全部影响范围。通过这种方式,它识别了来自大脑皮层的难以捉摸的“中央指令”的潜在起源。

这种通用的实验范例可以应用于揭示各种网络中的多突触回路。例如,将狂犬病毒示踪剂注射到肢体肌肉中可以揭示参与随意运动的网络;将示踪剂注射到喉部肌肉中可以揭示负责发声的中枢回路;将示踪剂注射到心脏和胃中可以揭示负责中枢控制心血管和胃肠系统的回路;将示踪剂注射到脾脏中可以揭示影响免疫功能的中枢神经回路。

在需要战斗或逃跑的情况下,肾上腺髓质可以被认为是我们的“第一响应者”。因此,人们可能期望它的输入在不同物种之间高度保守。事实上,皮质运动区域是大鼠和猴子肾上腺髓质输入的主要来源。但相似之处到此为止。初级运动皮层、初级躯体感觉皮层和单个次级运动区域约占大鼠肾上腺髓质皮质输入的 93%。相比之下,猴子的肾上腺髓质不仅接收来自皮质运动区域(约 53%)的输入,还接收来自参与认知和情感的皮质区域(约 35%)的输入。

此外,猴子的肾上腺髓质还接收来自半球内侧壁运动区域的大量输入,而这些区域在大鼠中不存在。因此,猴子的肾上腺髓质是更广泛的皮质区域输出的目标,并受到更多样化的行为的影响。在猴子中发现的每个网络都有人类的对应物。总而言之,这些观察结果表明,非人类灵长类动物模型对于检查运动、认知和情绪的更高级方面对交感神经功能的影响至关重要。

现代医学通常以怀疑的眼光看待心身疾病的概念。这部分是由于缺乏关于连接“心理”(概念上与大脑皮层相关)与调节内脏器官的自主神经和内分泌系统的神经网络的信息。因此,一些心身疾病的定义包括轻蔑的描述,例如“完全是心理作用”、“不理智的”或“潜意识的”。

我们的发现应该纠正这种观点,因为它们为参与运动、认知和情感的皮质区域影响主要的交感神经效应器肾上腺髓质提供了具体的神经底物。我们建议采纳《哈利·波特与死亡圣器》结尾对话中反映的观点,哈利说:“最后告诉我一件事,这是真的吗?还是这一切都发生在我脑海里?”邓布利多教授回答说:“当然,这一切都发生在你脑海里,哈利,但这又有什么理由说明它不是真实的呢?”

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