心理应激会引起生理反应,包括体温升高。研究人员阐明了这种应激诱导发热背后的一个神经环路。
你马上要上台演讲了,台下坐了很多观众。在你等待的同时,你的心脏开始砰砰砰、呼吸变急促、血压升高、手心出汗。这些生理反应是演化上保守的机制,可以帮助你的身体做好准备,抵御眼前的危险,或快速逃走。还有一个关键反应是体温升高。情绪应激会让许多哺乳动物出现这种心因性发热,从啮齿动物到人类都是如此[1,2]。那么,这种现象背后的神经机制是什么呢?Kataoka等人[3]在《科学》上发表的一篇论文描述了心因性诱导高热的一个关键神经环路。
该团队从2004年便开始以棕色脂肪组织为切入点[4],寻找引起产热的神经元回路,此次最新研究便是建立在他们的长期科研成果之上。棕色脂肪是一种“好”脂肪,可以在需要时产热。棕色脂肪中有大量β3-肾上腺素能受体蛋白,可以使该组织对神经元信号做出反应,而抑制β3-肾上腺素能受体蛋白的活性可以缓解应激诱导的高热[5]。
在2004年的研究中,Kataoka团队向大鼠的棕色脂肪中注射病毒“逆行示踪剂”;示踪剂会穿过相互连接的神经元,让作者可以识别神经元从哪个脑区投射到棕色脂肪[4]。作者发现,名为头侧延髓中缝(rMR)的脑干区的神经元与棕色脂肪相连。之后,该团队又发现下丘脑背内侧(DMH)是在rMR上游的一个关键脑区[2]。作者人工激活DMH–rMR通路后,发现神经元活动增加,棕色脂肪开始产热;出乎意料的是,心率和血压也会上升,这说明DMH–rMR通路可以在应激条件下协调各种生理反应。
对于人来说,心理应激往往涉及对复杂情境的理解,因此可能需要来自参与认知的脑皮质区的指令。在这项最新研究中,Kataoka等人设法找出可能将这些指令传递至DMH的脑皮质区。和他们之前的研究一样,作者采用了逆行示踪剂,但这次是向DMH注射,借以寻找与它们的产热环路相连的神经元。他们发现只有一个研究很少的皮质区被示踪剂醒目地标记了出来。这个区域名为背侧脚皮质和背侧盖带(DP/DTT),也会在大鼠社交失败后高度活跃(这里的社交失败是指大鼠在恶性冲突中落败于另一只占优势的大鼠)。
为了研究这个区域在应激反应中的作用,作者通过三种方式破坏了它与DMH的连接,分别是利用化学抑制剂抑制DP/DTT整个区域的活动;利用病毒杀死从DP/DTT向DMH投射的细胞;采用复杂的遗传学方法,特异性地抑制DP/DTT向DMH投射神经元的活动。无论哪种情况,作者的干预手段都能减少应激诱导的高热。
与此相比,人工激活这两个区域之间的神经元投射会引起一连串反应,包括心率加快、血压升高、棕色脂肪产热增加。研究团队用证据表明DP/DTT的神经元会向DMH传递兴奋性信号,还证明了DP/DTT的投射会在DMH细胞附近终止,而DMH会再投射给rMR。综合来看,Kataoka等人的实验支持了这样的观点:一条DP/DTT–DMH–rMR–棕色脂肪回路会在应激条件下产热(图1)。
图1|应激连接。Kataoka等人[3]报道称,大鼠的DP/DTT脑区参与心因性发热——社交应激下的体温上升。应激相关信息会从另外两个脑区抵达DP/DTT:丘脑室旁核(PVT)和丘脑背内侧核(MD)。DP/DTT的神经元之后会投射到DMH,并激活那里的神经元,再从那里向rMR传递神经元投射。最后,rMR的神经元就能与棕色脂肪组织间接连接,从而产热。
应激相关的信息又是如何抵达DP/DTT的呢?进一步的逆行示踪实验显示,DP/DTT的最强输入信号来自大脑的中线丘脑区,包括丘脑室旁核(PVT)和丘脑背内侧核(MD)。PVT对于各种生理和心理应激源高度敏感,比如捕食者线索和疼痛[6]。与之相比,MD通过与前额皮质相互作用来介导复杂的认知功能,比如规则学习、抽象、评估和(人类的)想象力[7]。因此,不管是身体疼痛还是预料之中的法律纠纷,每个可能的应激源都能以某种方式抵达DP/DTT。不过,尚不清楚不同的应激源如何在DP/DTT中编码,DP/DTT对应激源的反应是否会受到经验的影响,以及DP/DTT细胞的缺损是否会导致生理的应激反应失常。对DP/DTT细胞开展进一步的电生理或光学记录将有助于回答这些问题。
哲学家、心理学家William James认为,恐惧是对面临威胁时的生理反应的一种诠释,而不是反过来[8]。换句话说,看到熊后拼命逃跑不是因为我们感到害怕,我们之所以害怕是因为我们在拼命逃跑。如果James是对的,抑制大鼠面对威胁时的生理反应就能让它们不再害怕。Kataoka等人于是发问:如果一只大鼠遇到刚刚在一次紧张的社交互动中打败它的另一只占优势的攻击性大鼠,那么抑制DP/DTT–DMH通路是否能抑制前一只大鼠的恐惧心理?
在正常条件下,落败的动物会尽量远离攻击者,以防再次受伤。相比之下,之前未曾经历过社交失败的正常动物则没有害怕的迹象,还会以极大的兴趣打量占优势的大鼠。值得注意的是,当作者抑制了失败大鼠的DP/DTT–DMH通路后,它们也会表现出和正常大鼠一样的行为。
也就是说,恐惧的行为表现,可能还有对恐惧的认知(只能通过大鼠的行为推断)都取决于身体对威胁的反应。这些数据告诉我们,为什么在大型公共演讲前,深呼吸或能帮助我们冷静下来。数据还表明,抑制应激生理反应可能也是缓解精神压力的有效方式。这里很重要的一点是,非应激相关的体温调节——比如由感染或外部温差导致的体温改变——不受DP/DTT介导,而是DMH上游的另一个区域:视前区[9]。因此,抑制DP/DTT–DMH通路预计不会影响日常体温调节。虽然目前仍处在初步阶段,但是操控DP/DTT或能作为一种控制慢性心理应激的方式。
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