胃肠道中的一束神经元
新浪科技讯 北京时间11月11日消息，据国外媒体报道，一项新研究称，大脑不仅能够帮助调节免疫反应，还能储存和检索与这些反应有关的“记忆”。
19世纪90年代，俄国生理学家伊万·巴甫洛夫通过实验表明，在进食期间听到铃声的狗会习惯性地一听到铃声就流口水，他指出：它们的大脑学会了将铃声与食物联系起来，并指示唾液腺做出相应的反应。这就是经典的条件反射现象。
一个多世纪后，研究者发现类似的条件反射也可以扩展至大脑的免疫应答。在2021年11月8日发表于《细胞》（Cell）杂志的一篇论文中，以色列研究团队利用最先进的基因工具对小鼠进行了研究，确定了在实验诱导的腹部炎症过程中活跃的大脑神经元。之后研究人员还发现，刺激这些神经元可以再次引发相同类型的炎症。
这是一项非常杰出的工作，它明确了神经元可以表征免疫记忆的经典概念，“非常具有启发性”，与其他突破界限并挑战传统概念的开创性研究不同，这项研究还具有非同寻常的意义。
几十年来，我们从日常经验和科学家的研究中看到了许多大脑和身体相互作用的显著例子。大约在巴甫洛夫用流口水的狗做实验的同时，美国内科医生约翰·麦肯齐观察到，他的一位病人在看到人造玫瑰后会喉咙发痒，呼吸困难，这表明对花粉的感知足以引发她的过敏症状。20世纪70年代，科学家在对大鼠进行味觉厌恶实验时发现了类似的现象：在反复给大鼠服用免疫抑制药物和人工甜味剂糖精一段时间后，仅用糖精就可以抑制动物的免疫活动。人类也是如此，许多人都有这样的回忆：一些曾让我们感到恶心的食物气味会再次引发恶心的反应。
然而，造成这些身心反应的机制一直很模糊，这样的经历“是不能被我们所知的免疫记忆所引导的”。相反，这些免疫反应似乎是从大脑开始的，“不知怎么，一些思想引发了实实在在的生理过程”。
近年来，科学家已经着手研究思维和情绪如何影响身体健康。2018年一项报告中，刺激小鼠大脑快感中心的神经元会使一个抑制身体防御的免疫细胞亚群失效，从而使这些动物体内的肿瘤生长减缓。在2021年5月发表的一项研究中，研究发现激活结肠中的特定神经可以阻止血液中的免疫细胞进入组织，这为大脑提供了一种控制局部炎症的机制。
考虑到这些神经元群对免疫活动的调节如此精确，无法想象大脑会在不知道系统状态的情况下控制系统，所以我们想看看大脑是如何表征免疫系统的状态的。研究重点放在岛叶皮层，这是大脑深处的一个结构，主要负责处理疼痛、情绪和身体内部的生理感知，免疫系统成为这种内感信息机制的一部分是完全说得通的。
为了验证这一猜测是否正确，研究人员在实验室小鼠的饮用水中加入了一种化学物质，使它们患上为期一周的结肠炎。这种化学物质会破坏结肠内壁，引发大量免疫细胞受损，这反过来又造成了螺旋式失控的炎症效果。在小鼠身上进行的基因改造使罗尔斯的团队能够在炎症高峰当天用荧光标记活跃的神经元，“点亮”岛叶的细胞。接着，他们使用了第二种基因工具来，通过遗传修饰技术在激活的岛叶细胞上放置一个分子开关。
然后开始了等待。几周后，当小鼠的结肠炎消退，身体恢复时，研究人员使用分子开关重新激活神经元，并在结肠中触发了类似的炎症反应。在诱导患上另一种炎症——腹膜炎——的小鼠身上，研究人员也观察到了类似的结果。
由神经刺激引发的免疫反应引起了大脑对最初疾病状态的回忆。这种相似性甚至延伸到了分子水平：对于被诱导患上腹膜炎的小鼠，在最初的炎症和随后的炎症诱发期间，腹膜中携带特定受体蛋白的白细胞都变得更加丰富。
研究人员还观察到了相反的效果：当最初被激活、能记住炎症反应的那组神经元受到抑制时，动物的炎症水平有所减弱。这表明，即使在化学方式所诱发的炎症期间，来自大脑的信号可能也决定了其严重程度。
通过一系列神经图谱实验，研究团队确定，在最初的炎症反应中发挥作用的岛叶神经元实际上“有某种方式将信息传递到结肠”，这种机制可能具有一定的进化优势，免疫系统或许可以仅靠记忆激活而不需要任何外部的刺激；而且，机体需要在病菌或病毒增殖之前尽可能快地对感染做出反应，诸如摄入特定食物等活动也可能让机体暴露于感染或炎症风险中，因此当机体再次进行同样的活动时，为“战斗”做好准备或许就能带来好处。当然，我们需要注意当这一有效机制失去控制时可能带来的疾病问题。
这项新研究表明“你无法将神经元活动的状态与免疫系统活动的状态分开”，这是一条“双向道”。
2002年这一领域取得了突破性进展。研究发现，大脑可以通过迷走神经将抵抗炎症的信号发送到身体其他部位。后来，这一研究方向取得了长足发展，研究者已经开发出相关的生物电子设备，用来控制类风湿关节炎、肺动脉高压和其他疾病引起的炎症。
然而，与迷走神经系统不同的是，在发现的机制中，岛叶神经元能够感知炎症，记住免疫状态并将其重新激活，这种行为更像是巴甫洛夫的条件反射，而不是负反馈反应。打个比方：迷走神经就像汽车的刹车线，而研究表明“有一个司机在那里，决定了是踩刹车还是踩油门”。
然而，正如论文中提到的那样，现在还不能判断岛叶神经元对炎症的“记忆”在何种程度上描述了免疫反应本身，或者是否只是一个关于身体组织发炎的感觉记录——与炎症感觉有关的记忆。他们也不能排除大脑其他部分可能也参与了对免疫反应的记忆。这项研究明确表明的结论是，即使对炎症的记忆可能不是有意识体验得到的，但也是经过编码的信息。
这项研究可能会产生深远的影响，该研究描述了一条连接“你的情绪状态和结肠炎症的解剖学路径，这可能是身心控制的最佳证明”。
这项新发现也颠覆了大脑以自上而下的方式控制身体的普遍看法。大多数人倾向于认为，我们的大脑非常聪明，能决定做什么，并让身体照着去做，但神经系统并不是这样工作的。相反，大脑会接收并综合有关身体变化的信息，比如感染、发烧等，然后做出反应。
研究表明大脑与免疫系统是不可分割的，免疫学家和神经学家都会感到兴奋和惊喜。尽管这项研究是在小鼠机体中进行的，相关概念转化到人类身上还面临诸多挑战，但研究中发现的机制或许能帮助开发新的治疗途径，通过削弱大脑中的记忆痕迹来治疗多种慢性炎症疾病，如克罗恩病、银屑病和其他自身免疫性疾病等。（任天）
（李显杰 ）
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