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Science、Cell同揭示:“第六感”藏在肠道内,可秒速对接大脑

日期: 2018-09-26
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重要演讲前感到恶心,大吃一顿后感觉晕乎…我们隐约能感知内脏和大脑之间存在着某种神秘联系。但其背后的机制一直未被破解。直到最近,科学家们终于发现:我们的肠道通过一个神经回路与大脑有着更直接的联系,这使得它能够在几秒钟内传输信号!这一发现或可开发与肠道问题有关的肥胖、饮食失调、甚至抑郁症、孤独症等疾病的新疗法。

Science、Cell同揭示:“第六感”藏在肠道内,可秒速对接大脑

肠道内的感觉神经元告知迷走神经(vagus nerve,黄色)和大脑,我们的肠胃是如何运作的(来源:NICOLLE R. FULLER)


1  肠道——人体第二脑

人类的肠道里排列着超过1亿个神经细胞——这实际上相当于我们的“第二大脑”。事实上,肠道通过与大脑“对话”,继而释放荷尔蒙到血液中,在大约10分钟的时间里,告诉我们它是否饥饿。


但是,来自顶级期刊《Science》和《Cell》的最新两项研究表明,肠道通过一个神经回路与大脑有着更直接的联系!这一“直觉”式的交流通路比荷尔蒙的扩散更直接、更迅速,使得肠道能够在几秒钟内传输信号。


2  Science:第六感——迷走神经

2010年,杜克大学的神经科学家Diego Bohórquez通过电子显微镜开启了一项惊人的发现:肠内分泌细胞位于肠道内壁,能产生刺激消化和抑制饥饿感的激素,它们有足状突起,类似于用来相互交流的突触神经元。Bohórquez知道,肠内分泌细胞可以向中枢神经系统发送激素信息,但他也想知道它们是否可以像神经元一样,通过电信号与大脑“交谈”。如果是这样的话,它们将不得不通过迷走神经(vagus nerve)发送信号,该神经从肠道传到脑干。


为了验证这一假设,他和同事将一种荧光狂犬病病毒注射到小鼠的结肠中,通过神经元突触传播,并等待肠内分泌细胞及其“伙伴们”被点亮。研究人员在9月21日的《Science》杂志上报道说,这些“伙伴”正是迷走神经细胞。

Science、Cell同揭示:“第六感”藏在肠道内,可秒速对接大脑


在皮氏培养皿中,肠内分泌细胞向迷走神经伸出,并相互形成突触连接。令人惊讶的是,这些细胞甚至大量分泌谷氨酸,后者是一种参与嗅觉和味觉的神经递质,而迷走神经细胞在100毫秒内就能捕捉该物质,这比眨眼的速度还快!


Bohórquez指出,这比荷尔蒙通过血液从肠道传播到大脑要快得多。荷尔蒙的迟钝可能是许多抑制食欲的药物失效的原因。他说,下一步是研究这种内脏-脑信号是否为大脑提供了关于我们所吃食物的营养和热量值的重要信息。


他说,超快速内脏-脑信号传递有一些明显的优势,比如检测毒素和毒物。不仅如此,实时检测内脏的内容可能还有其他好处,有待进一步探索。


尽管在临床意义变得清晰之前,许多问题仍然存在,但研究人依然对此感到兴奋:“这是一个很酷的新难题。”


3   Cell:左右迷走神经——饱腹与奖赏

9月20日,发表在《Cell》杂志上的另一项研究提供了关于内脏感知细胞如何有益于我们的其他线索。

Science、Cell同揭示:“第六感”藏在肠道内,可秒速对接大脑


具体来说,研究人员将携带分子工具的不同病毒组合在一起,使它们能够通过视觉激活连接到肠道的迷走神经细胞,而导致其它器官的迷走神经细胞保持沉默。这种先进的技术被称为“光遗传学”,允许研究人员利用光来操纵一组预先指定的神经元的活动。


研究表明,激光刺激会增加啮齿动物大脑中一种叫做多巴胺的情绪增强神经递质的含量,这对奖赏和动机是必不可少的。进一步试验发现,右侧迷走神经的奖赏神经元与中枢神经系统的奖赏神经元所受的约束是一样的,这意味着它们将周边感觉细胞与先前绘制的大脑奖赏神经元群联系起来。


令人惊讶的是,左侧迷走神经与饱腹感有关,但与奖赏无关。研究小组的解剖学研究也首次揭示,左右迷走神经分支向中枢神经系统不对称地上升。


领导《Cell》这项研究的西奈山伊坎医学院神经科学家Ivan de Araujo指出,这两篇论文合在一起有助于解释为什么用电流刺激迷走神经可以治疗人的严重抑郁症以及为什么从基本层面来说,吃会让我们感觉良好。“即使位于大脑之外,这些神经元也完全符合奖赏神经元可驱动动机并增加快乐这一定义。”他总结。


参考资料:1)Your gut is directly connected to your brain, by a newly discovered neuron circuit

2)A gut-brain neural circuit for nutrient sensory transduction

3A Neural Circuit for Gut-Induced Reward


来源:生物探索

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