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兩條平行環路分別介導壓力引起的焦慮樣行為和血糖上升現象。 受訪單位供圖
孫露佳 科普時報記者 劉傳書
情緒波動與精神壓力導致血糖升高背后的病理機制是什么?中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所、深港腦科學創新研究院王立平團隊針對這一問題,近日在國際期刊《細胞通訊》發表了最新研究成果。
據世界衛生組織統計,2019年至2000年間由糖尿病導致的死亡人數增加了3%。糖尿病發病年齡逐漸提前,這可能與年輕人面臨的工作生活壓力、焦慮狀態或情緒波動有關。
王立平團隊致力于本能行為的神經機制研究,通過一系列動物實驗發現大腦內被壓力應激激活的神經環路,可以投射到不同的下游腦區“平行處理”焦慮樣行為和調節血糖。這一發現進一步加深了對負性情緒與血糖代謝紊亂病理機制的理解,也為未來干預精神系統和代謝系統共患病提供了新的潛在靶點。
身體束縛對小鼠來說是一種難受的刺激,短暫的束縛即可引起小鼠產生負性情緒,但并不會產生器質性傷害。科研人員發現僅僅5分鐘的身體束縛就會引起了小鼠焦慮樣的行為,同時伴隨血糖以及胰高血糖素急性上升,說明大腦在快速響應外來刺激同時產生情緒反應,進而通過這一“環路平行處理”機制調控血糖。
王立平團隊綜合利用光遺傳調控、電生理記錄、病毒示蹤等神經科學前沿技術,還發現終紋床核的谷氨酸脫羧酶神經元投射到下丘腦弓狀核的神經環路,在這一過程中被顯著激活。
“我們非常驚訝地發現大腦利用有限的神經元資源,并通過精準的分類和網絡連接,協調行為和機體穩態,實現對外來壓力的快速響應。大腦作為機體‘司令官’在感受外界環境挑戰的同時,特定神經環路還可以迅速調控糖代謝狀態,其編碼的物理結構和邏輯值得深入探索。”該論文第一作者賈香蓮博士表示。
王立平介紹說,在我們的工作中已經不是第一次發現大腦這種“高效”策略的存在,說明大腦在“共享”基礎上進一步通過更為細致精準的網絡結構,來統籌動物的情緒行為和維持機體內環境的穩態。該研究提示,機體是一個密不可分的整體,精神上的改變往往與外周的生理功能改變相互影響。以往“頭痛醫頭,腳痛醫腳”的還原論視角,在很大程度上需要結合“整體觀和系統論”這種邏輯,有望為全面理解大腦在機體穩態調控中的功能提供獨特的研究視角。
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