一个场景大家可能都会熟悉:众多观众面前,你准备上台演讲了。当您处于等待中,此时您的心脏开始狂跳,呼吸迅速加快,血压上升,手掌也出汗了。从演化论角度上看,这些生理反应可帮助您的身体准备抵御即将来临的危险或迅速逃脱。不过,目前已知的另一个关键反应是:体温升高。而许多哺乳动物,都可以因为情绪紧张造成这种发热,不管是啮齿动物,还是我们智人。那么,造成这种现象的神经机制是什么?最近,Kataoka 等人在《nature》杂志中描述了因为压力因素引起的体温升高的关键神经脑回路机制,文章题目是“How stress can cause a fever”。

nature室温超导(压力如何导致发烧)(1)

压力大不光引起了血压和心率变化,还会让你体温升高


工作背景

同一个研究小组长期研究给与了本研究的基础,他们寻找神经元回路发现,一个回路以棕色脂肪组织为媒介介导了热量的产生机制。棕色脂肪是健康机体需要的,在机体需要时会产生适当热量。在之前2004年的研究中,研究人员将病毒作为示踪剂注射到了大鼠的棕色脂肪中。而示踪剂通过连接的神经元移动,使研究者确定了脂肪从神经元到达大脑的区域。后来,这群研究人员确定了丘脑下丘脑(DMH)为延髓髓网(rMR)上游的关键大脑区域。当研究者激活DMH-rMR途径时,他们发现棕色脂肪中发生了热量增加。而且,最重要的是:激活该途径也会增加心率和血压,这表明了DMH-rMR途径是压力期间协调各种生理反应的关键机制。

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结果

在人类中,心理压力通常涉及对复杂情况的理解,因此可能需要来自大脑皮层区域的指令,而大脑皮层的区域则参与认知。在之前的研究中,作者使用了示踪剂注入DMH中寻找链接到其发热电路的神经元。他们发现,在大鼠中,示踪剂仅在皮质的一个很少研究的区域,该区域被称为背侧椎脑皮层和背侧带(DP / DTT)。

为了考察该区域在压力反应中的作用,作者从三种方面削弱了其与DMH的联系。1. 他们使用化学抑制剂阻止了整个DP / DTT区的活性;2. 他们使用病毒杀死从DP / DTT投射到DMH的细胞;3. 他们使用了复杂的遗传方法来抑制活性。而在每种情况下,他们的干预都会减少因压力引起的体温升高。

相比之下,两个区域之间神经元激活引起了一系列反应,包括心率,血压升高和棕色脂肪中的热量产生。研究者提供了DP / DTT神经元向DMH发送兴奋性信号的证据,证明了DP / DTT的投射终止于DMH细胞附近,而DMH细胞又投射至rMR。综上所述,Kataoka及其同事的实验支持了一种DP / DTT-DMH-rMR-棕色脂肪回路的构想,该回路可在压力下产生热量(下图)。

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压力信号传导区域

很关键的问题就浮现出来:与压力有关的信息如何到达DP / DTT?

进一步的示踪剂实验表明,DP / DTT通路的最强示踪信号来自大脑的中丘脑区域,包括脑室旁(PVT)和中枢(MD)丘脑核。其中,PVT对各种生理和心理压力高度敏感,包括疼痛。相比之下,而前额叶皮层介导复杂的认知功能,例如学习、抽象分析、想象。但是尚不清楚DP / DTT中对应不同的应激反应,以及DP / DTT细胞的缺陷是否可能导致应激的异常生理反应。期待将来使用电生理或光学,对DP / DTT细胞的研究更加深入,并解决这些问题。

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结论

DP / DTT-DMH-rMR-棕色脂肪,是一种脑神经回路机制。这种机制让我们能对压力敏感,同时也让我们处于体温升高状态。


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希望你从知识中获得能力,做真正的自己。——谢飞博士

引用:

How stress can cause a fever

https://www.nature.com/articles/d41586-020-00873-0

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