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2018
04-17

研究人员确定了大脑叹息反射的起源


“你一定要记住这个:一个吻只是一个吻,一个叹息只是一个叹息”。

与“卡萨布兰卡”钢琴歌手不朽的话相反,叹息远不止一声叹息。沉默无声的叹息是维持生命的反射,有助于保持肺功能。

现在加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学的研究人员已经在脑干中找到了两个很小的神经元集群,负责将正常的呼吸变成叹息。在“自然”杂志2月8日发布的在线版本中发表的这一发现,有朝一日可能允许医生治疗无法自主呼吸的患者,或者患有频繁叹息的病症。加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院的神经生物学教授Jack Feldman解释说:“叹息似乎受到我们所看到的与基本人类行为有关的最少数量的神经元的调节。”研究所。 “神经科学的圣杯之一就是搞清楚大脑如何控制行为。我们的发现让我们深入了解可能构成更为复杂的行为的机制。“

根据斯坦福大学医学院霍华德·休斯医学研究所生物化学教授马克·克拉斯诺(Mark Krasnow)的研究结果,脑干中产生呼吸节律的细胞。克拉斯诺说:“与起搏器只调节呼吸速度的速度不同,大脑的呼吸中枢也控制着我们呼吸的类型。

“它由少量不同种类的神经元组成。每个功能就像一个打开不同类型的呼吸的按钮。一个按钮程序定期呼吸,另一个叹息,其他可能是打哈欠,嗅,咳嗽,甚至可能是笑声和哭声。“

使用鼠标模型,Krasnow和他的同事在动物中筛选了超过19,000个基因表达模式' 脑细胞。他们在脑干中发现了大约200个神经元,它们制造并释放两种神经肽之一,使脑细胞能够相互交谈。不过,科学家们还不知道这些神经元与哪个脑细胞沟通或为什么。

相反,费尔德曼知道在人类中也发现了同样的肽家族,它在影响呼吸的一部分大脑中高度活跃,并在叹息中扮演重要角色。他没有发现的是控制它们的基因或神经元。通过加入力量,Krasnow和Feldman的实验室发现肽激发第二组200个神经元。这些细胞提高了它们激活小鼠呼吸肌肉的速度,从每小时40次左右到每小时400次以上的叹息。

研究人员发现,阻断其中的一种肽可以将动物的叹息率降低一半。沉默两种肽使小鼠完全叹息的能力停止。 Krasnow说:“这些分子途径是叹息的关键调节者,并且定义了叹气控制电路的核心。 “现在有可能找到针对这些途径来控制叹息的药物。”Feldman强调,叹息对于肺功能是至关重要的,因此也是至关重要的。

“叹息是深呼吸,但不是自愿的深呼吸,”他说。 “它起初是作为一种正常的呼吸,但是在你呼气之前,你先在它上面再呼吸一下。”

平均而言,一个人每隔五分钟叹息一次,每小时可以感叹12声。

叹气的目的是给氧气进入肺部,二氧化碳离开血液的肺部充气,半亿,微小,细腻,气球般的囊。但是,有时候个别的瓶子会倒塌。

Feldman说:“当肺泡塌陷时,它们会损害肺部交换氧气和二氧化碳的能力。 “让他们再次开放的唯一方法就是叹气,这会使正常呼吸的体积增加两倍。如果你不感叹,你的肺就会随着时间的流逝而失败。“

对于那些不能深呼吸的人来说,叹息是有用的。早期的人工呼吸设备并没有经常给患者深呼吸,许多患者死亡。当前 呼吸机定期提供模拟叹息的大量空气膨胀。

Feldman说:“如果你每隔五分钟就不叹气,肺泡就会慢慢崩溃,导致肺衰竭。 “这就是为什么在早期的铁肺患者有这样的问题,因为他们从来没有叹息。”

限制叹息反射的能力可以证明是有用的焦虑症和其他精神病的情况下,叹息增长衰弱。

意识叹息的情感根源背后的机制仍然是一个谜。

“当然有一种与情绪状态有关的叹息成分。例如,当你感到压力时,你更感叹,“费尔德曼说。 “可能是处理情绪的大脑区域的神经元触发神经肽的叹息 - 但我们不知道这一点。”