你被威脅的聲音嚇了一跳，呼吸急促;你打碎你的肘部，痛苦地喘著粗氣。為什么一個人在受傷或焦慮時呼吸頻率會急劇增加，這一點以前并不了解。現(xiàn)在，Salk 的一組科學(xué)家在大腦中發(fā)現(xiàn)了一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以協(xié)調(diào)呼吸節(jié)奏與疼痛和恐懼感。除了在疼痛管理、焦慮的心理學(xué)理論和對疼痛本質(zhì)的哲學(xué)研究方面的貢獻外，他們的發(fā)現(xiàn)可能會導(dǎo)致開發(fā)一種鎮(zhèn)痛劑，以防止阿片類藥物引起的呼吸抑制 (OIRD)，即導(dǎo)致呼吸中斷的呼吸抑制。過量死亡。
在 2021 年 12 月 17 日發(fā)表在Neuron 的研究中，Salk 小組重點研究了腦干中稱為外側(cè)臂旁核的一組神經(jīng)元，它以核殼結(jié)構(gòu)排列。他們發(fā)現(xiàn)核心中的神經(jīng)元投射到杏仁核，這是大腦中處理恐懼和疼痛情緒體驗的區(qū)域。殼中的神經(jīng)元投射到前 Bötzinger 復(fù)合體，這是一個產(chǎn)生呼吸節(jié)律的區(qū)域。核神經(jīng)元和殼神經(jīng)元根據(jù)來自這些區(qū)域的輸入相互影響，使我們在感到疼痛或焦慮時呼吸加快。
“我們是第一個證明外側(cè)旁核如何協(xié)調(diào)呼吸和疼痛的小組，”該論文的資深作者、索爾克克萊頓基金會肽生物學(xué)實驗室助理教授 Sung Han 說。“通過了解這個大腦區(qū)域的回路，我們可能能夠區(qū)分呼吸調(diào)節(jié)和疼痛調(diào)節(jié)，以開發(fā)一種抑制疼痛感而不抑制呼吸的藥物，如 OIRD。”
在 OIRD 中，阿片類藥物抑制呼吸和疼痛;它是阿片類藥物致死的主要原因。在之前的工作中，Han 的實驗室表明，像嗎啡這樣的阿片類藥物通過觸發(fā)稱為 mu 阿片受體 (MOR) 的特定受體來抑制呼吸，從而抑制表達它們的神經(jīng)元。他們還表明，重新激活表達 MOR 的細胞可以逆轉(zhuǎn) OIRD。目前的工作提出了預(yù)防 OIRD 的其他方法，可能是通過抑制該區(qū)域核心的神經(jīng)元(減弱恐懼/焦慮)同時激活外殼中的類似神經(jīng)元(支持呼吸)。
為了展示這些神經(jīng)元如何協(xié)調(diào)呼吸與疼痛和情緒，研究人員首先使用光和化學(xué)試劑來證明操縱外側(cè)臂旁核中表達 MOR 的神經(jīng)元會改變小鼠的呼吸頻率。然后他們使用熒光示蹤劑將輸入和輸出映射到表達 MOR 的神經(jīng)元。他們的結(jié)果表明，聚集在該區(qū)域核心的神經(jīng)元投射到中央杏仁核，而聚集在周圍外殼中的神經(jīng)元投射到 pre-Bötzinger 復(fù)合體。一個群體同時刺激另一個群體的電生理記錄顯示，這些亞群中的一些是相互聯(lián)系的，它們之間有一個興奮網(wǎng)絡(luò)。通過這個網(wǎng)絡(luò)，恐懼和疼痛的信號與呼吸節(jié)律相協(xié)調(diào)。
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