日本科学家开发创新深脑成像技术解码脑干关键结构
科技日报北京5月6日电 (记者张梦然)日本自然科学研究机构科学家开发出一种创新的深脑成像技术，用于研究大脑中一个关键的脑干结构——孤立管核(NTS)。该成果打开了“脑—身—心”互动研究新窗口，不仅为研究脑—体之间的复杂联系提供了有力工具，也为基础神经科学研究向临床转化搭建了桥梁。相关论文发表于最新一期《细胞报告方法》。
NTS是通过迷走神经介导大脑与身体器官之间交流的重要枢纽，这一过程对于情绪调节和整体心理健康至关重要。然而，此前传统的成像方法无法在活体动物中对其进行全面观察。而NTS之所以难以研究，是因为它位于小脑下方的深层区域。旧方法为了接近NTS，不得不移除小脑，但小脑也是运动协调的重要中枢，同时被认为参与情绪调节。因此，科学界需要一种既能保留小脑功能、又能观察NTS的新方法。
此次，团队介绍了一种新的实时NTS成像技术，被称为“D-PSCAN”(基于双棱镜的小脑下脑干结构与神经回路成像)。该技术能够在不干扰小脑功能的前提下，对活体实验对象的NTS神经活动进行高分辨率、微创的可视化记录。
该技术的核心在于，在小脑与脑干之间精确植入由两个微型棱镜组成的装置，从而实现对NTS的广泛而清晰的视野覆盖。团队测试了NTS对迷走神经电刺激的反应。迷走神经负责将来自内脏器官的信号传递至NTS。他们发现，特定强度的迷走神经电刺激能够激活NTS中的神经元，并且不同的刺激参数会导致不同的神经响应模式，包括兴奋性增强或抑制效应。目前，迷走神经电刺激已被用于治疗耐药性癫痫，其在抑郁症等精神和神经系统疾病中的应用也在探索中，此次有望优化相关治疗参数。
团队还研究了NTS在更自然条件下的功能表现：当小鼠摄入食物后，肠道释放的激素能够引发NTS的神经活动，这表明NTS在感知和整合来自身体内部信号方面发挥着重要作用。
深入理解这一机制有助于开发针对精神和神经疾病的新型疗法，促进人类心理健康与整体福祉。
【总编辑圈点】
NTS位于延髓背侧，是迷走神经感觉传入的第一级中枢。研究人员很难在活体动物中对其运行机制开展精细探测，因为其位置隐蔽，甚至需要“挪开”小脑才方便观察。此次，科研人员采用了一种新的实时NTS成像技术，在小脑与脑干之间精确植入由两个微型棱镜组成的装置，以巧妙的设计获得对NTS清晰的观测视野。研究表明，NTS可以感知和整合来自身体内部信号。对NTS的深入研究，或有助于对脑部、心理疾病的治疗。