揭示大脑的呼吸的秘密

“变得非常难以呼吸…但我必须记住保持冷静和安静。”

你可能会想,这听起来像是一个倒霉的受害者越来越无处不在的北欧黑色戏剧接管我们的电视屏幕,所以你可能会惊讶它的经验之一,牛津大学最近的一项研究的实验对象!奥利维亚Faull和他的同事们从牛津大脑的功能性磁共振成像中心(位于纳菲尔德的临床神经科学)设计了一个实验观察大脑中发生了什么当我们可能将成为上气不接下气。和结果有显著的影响,将有助于我们更好的理解,最终可能导致新的治疗哮喘和其他慢性呼吸道疾病。

哮喘NHS每年£10亿,成本和经济进一步£20亿,由于时间病假(英国哮喘)。长期以来人们一直怀疑某些情况下的压力和担忧哮喘可能变得更糟。有时呼吸困难的比例与正在发生的事实在肺部的生理。在一些人焦虑或担心甚至可以引起哮喘发作。牛津大学的研究人员感兴趣时大脑中发生了什么,这个反应发生。

一段时间以来,科学家就已经知道大脑的一小部分称为中脑导水管周围灰质(PAG)中扮演一个重要的角色在我们感知的威胁。动物研究显示这束脑干细胞自动过程之间的接口和意识——如呼吸和心跳。PAG是一组细胞(灰质)直径小于5毫米。在人类历史上已经很难研究,因为它是如此之小,埋深。但是,牛津队设法隔离PAG使用最先进的磁共振成像(MRI)与超细分辨率。

奥利维亚和同事扫描一群健康的志愿者在超轨迹7特斯拉磁共振扫描仪。志愿者戴着呼吸系统类似于潜水,可以改变产生阻力当受试者吸入(如呼吸通过一个非常狭窄的稻草)。在扫描期间,受试者看着屏幕上显示三种不同的符号在不同时期。最终科目学的意义——例如三角形符号意味着什么将会发生,他们可以正常呼吸,和明星意味着空气肯定会被限制,他们将变得上气不接下气。

志愿者因此学习当他们可能会发现很难呼吸。奥利维亚就能够看发生了什么事在PAG当人们认为他们可能变得上气不接下气,以及在困难的呼吸本身。奥利维亚想知道发生了什么事当人们预期呼吸困难时,为了更好地理解加剧的压力和焦虑。研究发现,平均超过所有的参与者,一个特定的细分PAG(称为腹外侧柱)成为活跃在人们预料会变得上气不接下气,和另一个细分(称为侧列)活跃时实际上是上气不接下气。这意味着不同的细分PAG内的细胞正在做不同的事情在整个呼吸困难。

正常运转PAG显然是一件好事。我们需要知道我们处于危险之中时,是否从我们可以逃避——比如一只饥饿的狮子——或者我们无法避免,但可以忍受,如变得上气不接下气。但当事情出错时,会发生什么?可能是在对威胁过于敏感的人,PAG的功能或其通信的大脑改变。例如,一些哮喘患者可能会非常强调如果他们找不到他们的吸入器,这甚至可能带来一个攻击:也许PAG是告诉他们,他们变得气喘吁吁的危险(即使,生理上,那一刻他们是正常呼吸)。

现在的核磁共振实验中使研究人员知道在哪里及如何看PAG,他们可以进行进一步的研究,以找到更多关于哮喘和其他条件的生理感知不匹配,如慢性疼痛或恐慌紊乱。这样的工作可能会导致新的治疗方法的发展,看看他们是否有任何影响微小,迄今为止无法进入大脑的一部分。这些可能是新药或新念力或等行为干预认知行为疗法,或两者的组合。

全文发表在杂志上eLife。