研究人员开发了一种新的成像方法D-PSCAN,使活体小鼠的孤束核(NTS)能够进行微创、宽视野、高分辨率的成像。该技术允许对NTS活动进行详细调查,并为深入理解脑-身体-心理交互提供广阔潜力,同时为精神和神经疾病的治疗策略提供信息。
大脑与身体器官之间的沟通对情绪调节和整体心理健康至关重要。位于脑干的孤束核(NTS)是一个重要的枢纽结构,通过迷走神经介导这种互动。尽管其重要性不言而喻,但NTS的位置较深,历史上一直给活体动物的观察带来了挑战。
在近期发表在《Cell Reports Methods》(2025年4月4日)的一项研究中,研究团队开发了活体NTS成像方法(命名为”D-PSCAN”,即基于双微棱镜的脑干成像,适用于小脑结构和神经电路)。这一新颖的深脑成像技术能够在活体小鼠中进行高分辨率、微创的NTS神经活动可视化。
新型微创技术揭晓。
D-PSCAN方法基于双微棱镜组件,经过仔细和系统地植入小脑与脑干之间,保留小脑功能的同时提供对NTS的广泛和详细视图。
“研究NTS的一个主要挑战是它位于小脑下方的深处,这使得在活体动物中观察变得困难。” 主要作者Agetsuma Masakazu解释道。”以前,一些方法涉及移除小脑以接触NTS,但这带来了重大限制:小脑,主要的运动协调中心,也被认为对情绪调节非常重要。因此,需要一种在保留小脑功能的同时观察NTS的方法。”
NTS的详细活动现在可以观察。
研究团队通过调查NTS对迷走神经电刺激的反应来评估D-PSCAN方法,该迷走神经将内部器官的信号传递到NTS。他们观察到导致NTS神经反应所需的迷走神经刺激(VNS)强度的特定阈值。他们还观察到,刺激参数的变化会导致不同的神经激活模式,包括敏感化或者相反的抑制效应。
迷走神经刺激(VNS)已在临床上用于药物难治性癫痫,目前正在研究作为抑郁症及其他精神和神经疾病的治疗。因此,这些结果强调了D-PSCAN方法在优化VNS参数以用于治疗应用方面的潜力。
为了进一步研究NTS在比电刺激更生理的条件下的功能,研究团队应用D-PSCAN方法检查其对肠道激素胆囊收缩素的反应,该激素在进食后自然释放。结果,他们成功检测到胆囊收缩素引发的NTS神经活动。
未来展望
“脑-身体互动在情绪调节中发挥着关键作用,深入理解这一功能预计将有助于神经精神疾病的治疗,以及促进心理健康和幸福。” Agetsuma说。”D-PSCAN可以提供一种新的方法来阐明脑-身体-心理的交互,代表了一种从基础神经科学到临床应用的宝贵研究工具。”
这项研究的意义超出了情绪调节的研究。NTS接收来自多种器官的输入,包括心脏和肠道,并涉及多种功能,如食欲调节、能量代谢和肠道微生物组。本研究中开发的活体NTS成像技术D-PSCAN,预计将在这些研究领域得到广泛应用。