體內感知與神經活動的關係

神經電振盪(Neural electric oscillation)與大腦內的訊息處理關係密切，這種振盪的發生不只會在局部腦區當中，它的發生有時會涉及大範圍的神經網路，而且神經電振盪不只會自發性的產生，也與感覺及認知活動相關。除了外部的刺激會激發神經電振盪的產生，研究更發現它也會受到身體節律的內感受調節，例如呼吸或者心跳。

該研究針對小鼠的嗅球(olfactory bulb)進行研究，因其擁有強烈的振盪活動，作者們對嗅球進行了簡化的製備，去除了來自大腦、肺跟心臟的輸入後，利用幫浦在嗅球的脈管系統中灌入人工血液產生壓力脈動，作者設定的壓力脈動恰好符合體內心跳引起的顱內壓脈動的生理範圍。而因壓力脈動的模式跟嗅球主要神經元，二尖瓣細胞(Mitral cells)的局部電振盪模式相符(圖)，推測這些神經元可能能夠直接感知與心跳相關的血管壓力脈動。

在二尖瓣細胞感知到壓力脈動後，作者發現作為二尖瓣細胞子集的機械離子通道(mechanosensitive ion channels)會將壓力脈動的傳導轉變為在簡化製備的小鼠嗅球中觀察到的局部場振盪波形(圖)，並且這項傳導帶動了二尖瓣細胞的自發性激發，說明其對神經元激發的直接調節效果。作者還發現在清醒的小鼠中，神經元的激發實際上會由這項傳導調節，約 15% 的嗅球神經元受到這種心跳節律的影響，大部分在 20 毫秒內發生，另外在海馬體和前額葉皮質中也觀察到類似的心跳誘導的神經元活動調節。

在此研究中作者表明心跳引起的腦血管搏動可以透過機械敏感通道的活化直接影響中樞神經元活動，並推測該路徑的激發會介導認知、情緒和自主狀態的內感受調節，這項發現證實了中樞神經元會因該路徑感受到大腦內的脈動。

撰文：陳意融

Reference: Jammal Salameh, L., Bitzenhofer, S. H., Hanganu-Opatz, I. L., Dutschmann, M., & Egger, V. (2024). Blood pressure pulsations modulate central neuronal activity via mechanosensitive ion channels. Science, 383(6682), eadk8511.