迷走神经刺激如何影响肠-脑轴?

肠-脑轴是连接中枢神经系统和胃肠道的通信网络。大脑通过传入神经纤维从胃接收感觉信号，触发神经反应，并通过传出神经纤维反馈到外周。诸如饱腹感或饥饿感等感觉归因于肠-脑轴的过程。

迷走神经——有时被称为“游荡神经”，因为它在人体中有长长的蜿蜒的通路——是肠-脑轴的关键角色。位于胃壁的感受器会触发胃有多“饱”的信号，这些信号通过迷走神经传递到大脑。一旦处理，这些信号通过传出迷走神经信号传递到胃肠道平滑肌，帮助调节肌肉运动和帮助消化。

迷走神经在调节消化速度方面的作用是众所周知的。然而，迷走神经刺激是否会对整个大脑产生更广泛的影响，影响到参与高阶认知功能的区域，比如目标导向行为，目前还不清楚。

尼尔斯·克罗默教授他是美国科学院神经Tübingen大学医院和波恩大学医院的MADLAB研究动机、行动和欲望的神经生物学原理。今年早些时候，Kroemer和他的同事发表了一项研究这首次表明，对迷走神经的非侵入性刺激可以在几分钟内加强胃和大脑之间的交流。通过使用非侵入性技术来记录胃和大脑，研究人员还能够证明这种耦合效应是如何在大脑皮层下和皮层区域传播的。这一发现可能具有治疗应用价值，因为一些精神疾病的特点是大脑的感觉输入减少。

在这个询问研究人员我们采访了Kroemer，以了解这项研究的技术，以及这项研究如何增强我们对肠道-大脑交流的知识。

莫莉·坎贝尔(主持人):你能描述一下你实验室的研究重点吗——动机、行动和欲望的神经生物学基础(neuroMADLAB)。这一行的工作是如何发展的?

Nils Kroemer(朝鲜):动力是我们日常生活中至关重要的元素。不足为奇的是，动机障碍经常在各种精神障碍中被观察到，如重度抑郁症，导致实质性的损害。然而，我们目前缺乏对许多动机障碍快速有效的治疗方法。我们实验室的任务是确定作用的神经生物学机制和愿望，以评估其在改善患者异常动机方面的转化潜力。

我们的希望是找出大脑中可以被快速激活的回路，以恢复对奖励相关行为的动机控制，就像饥饿或饱腹感可以迅速提高或降低我们寻找和消费食物的动机一样。

MC:研究表明迷走神经可以通过大脑调节消化。你的研究证明如何．你能总结一下你的研究是如何解决这个问题的吗?

NK:我们知道迷走神经在调节消化道速度方面起着至关重要的作用。在之前的工作中，我们还证明了非侵入性刺激耳朵处的迷走神经传入可以减少胃起搏器细胞的频率。这些胃肌电信号可以用胃电描记术来记录，这是一种经典的方法，在概念上类似于心电图，但用于胃。调节消化道速度的机制被称为迷走-迷走反射，因为它是通过脑干调节的，脑干是大脑中直接受迷走传入神经支配的一小部分。

然而，我们并不完全了解迷走神经刺激是否会在大脑皮层下或皮层区域产生更广泛的影响，这些区域涉及更高阶的认知功能，包括目标导向的行为。我们感兴趣的是经皮迷走神经刺激(tVNS)对所谓的胃网络的潜在调节作用。这个最近发现的大脑网络随着胃的节奏而锁相。分析相位同步或“耦合”是神经科学中研究区域和网络之间通信的典型方法。

在我们的新研究中，我们将迷走神经传入的非侵入性刺激与同时进行的脑成像和胃电图记录相结合，这在技术上要求很高。这种将急性脑刺激与胃和大脑的非侵入性记录相结合的新方法，使我们能够在人类中首次证明，迷走神经的刺激增加了胃和大脑之间的耦合。

MC:你发现迷走神经刺激对大脑几个区域的胃-脑耦合有调节作用。你能谈谈这些区域及其重要性吗?

NK:这些发现帮助我们将不同的研究链连接到一个关于能量代谢如何在大脑中实现的神经解剖学模型中。首先，它证明了最近发现的胃网络对通过迷走神经的神经调节输入很敏感，表明它可能在代谢感觉中发挥重要作用，包括饥饿和饱腹的主观感觉。这一解释也得到了刺激诱导的与我们在扫描前后收集的饥饿和饱腹感主观评分相关性变化的支持。

其次，它有助于我们更好地理解迷走神经传入神经在行为自适应控制中的功能作用。如果迷走神经刺激增加了胃和大脑之间的耦合，我们预计这将增加代谢状态与行为的相关性，最近来自其他实验的数据支持这一解释。

第三，我们知道，一些疾病的特点是身体(内感觉)信号的感知减少。如果我们有一种非侵入性的方法，可以增加消化道信号和大脑之间的交流，就有可能更有效地治疗这些疾病。我们正在一项针对重度抑郁症(MDD)患者的新研究中跟进这一想法，这些患者经常遭受诸如胃肠问题等躯体症状的折磨。

MC:你们正在对刺激治疗抑郁症的可能应用进行进一步的研究。你能谈谈为什么吗?你能谈谈这项研究的最新进展吗?

N凯西:虽然我们认为抑郁症是一种精神障碍，但令人惊讶的是，有多少症状与身体感觉的改变有关，特别是如果它是更严重的抑郁症发作。不幸的是，抑郁症的一线治疗通常不能像改善情绪和焦虑那样改善动机或身体症状，而且需要几周或几个月的时间才能产生实质性的抗抑郁效果。

这种延迟可能导致对一线治疗无反应的患者长时间没有改善。因此，对机械治疗的巨大需求尚未得到满足，这种治疗可以更快地改善抑郁症的主要症状。我们目前正在进行两项包括重度抑郁症患者在内的研究，我们试图通过胃促生长素(胃中合成的一种神经肽)或迷走神经刺激来模拟来自肠道的动机信号。我们相信，这些研究的第一批见解可以在2023年底发表，并希望这可能为治疗开辟新的途径。

MC:你对未来的工作有什么希望?

NK:我相信我们有非常强大的机制来根据当前的需求来调节我们的动机。例如，我们大多数人都能抵制住我们最喜欢的食物的诱惑，即使它就摆在我们面前，因为我们已经吃饱了，不饿了。而且，健康人的新陈代谢反馈很快，一旦我们的体内平衡需求大致得到满足，我们就会停止进食。

从治疗的角度来看，如果我们能通过靶向神经调节帮助人们重新控制与奖励相关的行为，这似乎是指导动机的完美内源性系统。肠道在行为适应性控制中的作用已经被忽视了很长一段时间，我很乐观地认为，最近人们对肠道的兴趣激增将导致对临床研究的必要投资，这样我们就可以开发出利用我们身体自身反馈回路的新方法。

Nils Kroemer教授接受了技术网络的高级科学作家Molly Campbell的采访。188金宝搏备用