关于盐如何影响大脑血液流动的惊人发现

研究人员揭示了令人惊讶的关于神经元活动和大脑深层血流之间关系的新信息，以及盐摄入对大脑的影响。

　　

当神经元被激活时，通常会导致流向该区域的血液快速增加。这种关系被称为神经血管耦合，或功能性充血，它是通过被称为小动脉的大脑血管扩张发生的。功能磁资源成像(fMRI)是基于神经血管耦合的概念:专家寻找血流微弱的区域来诊断大脑疾病。

然而，以往关于神经血管耦合的研究仅限于大脑的浅表区域(如大脑皮层)，科学家们主要研究的是血流如何对来自环境的感官刺激(如视觉或听觉刺激)作出反应。目前尚不清楚，同样的原理是否适用于与身体本身产生的刺激(被称为内感受信号)相协调的大脑深处区域。

研究这种关系在脑深部地区,一个跨学科的团队由哈维尔·斯特恩博士领导的科学家,神经科学教授乔治亚州立大学的中心主任神经炎症和代谢疾病的疾病,开发出一种新颖的方法,结合外科技术和先进的神经影像。研究小组集中研究下丘脑，这是大脑深处的一个区域，涉及关键的身体功能，包括饮水、进食、体温调节和生殖。这项发表在《细胞报告》(Cell Reports)杂志上的研究，检测了进入下丘脑的血液流量如何因盐摄入量而发生变化。

“我们选择盐是因为身体需要非常精确地控制钠的水平。我们甚至有专门的细胞来检测你血液中的盐含量，”斯特恩说。“当你摄入了咸的食物，大脑会感知到它，并激活一系列的补偿机制，使钠的水平下降。”

身体做到这一点的部分原因是通过激活神经元来触发抗利尿激素的释放，这种抗利尿激素在维持适当的盐浓度方面起着关键作用。与之前观察到的神经元活动与血流增加呈正相关的研究相反，研究人员发现，当下丘脑的神经元被激活时，血液流动会减少。

斯特恩说:“这个发现让我们很惊讶，因为我们看到了血管收缩，这与大多数人描述的皮层对感官刺激的反应相反。”“在阿尔茨海默氏症或中风或缺血等疾病的情况下，大脑皮层的血流量通常会减少。”

研究小组将这种现象称为“反向神经血管耦合”，或导致缺氧的血流量减少。他们还观察到其他不同之处:在皮层中，血管对刺激的反应非常局限，扩张迅速。在下丘脑中，反应是弥漫性的，而且发生得很慢，需要很长一段时间。

斯特恩说:“当我们吃了大量的盐，我们的钠含量会长时间保持在较高水平。”“我们认为，缺氧是一种机制，可以增强神经元对持续的盐刺激做出反应的能力，让它们在很长一段时间内保持活跃。”

这些发现提出了关于高血压如何影响大脑的有趣问题。50%到60%的高血压被认为是盐依赖性的——由过量摄入盐引发。研究小组计划在动物模型中研究这种反向的神经血管耦合机制，以确定它是否有助于盐依赖性高血压的病理。此外，他们希望用他们的方法来研究其他大脑区域和疾病，包括抑郁、肥胖和神经退行性疾病。

“如果你长期摄入大量盐，你会有抗利尿激素神经元过度激活。这种机制会导致过度缺氧，从而导致大脑组织损伤，”斯特恩说。“如果我们能更好地理解这个过程，我们就能设计出新的靶点来阻止这种依赖于缺氧的激活，或许还能改善盐依赖型高血压患者的预后。”

这项研究的作者包括神经炎症和心脏代谢疾病中心的博士后研究员Ranjan Roy和Ferdinand Althammer，佐治亚州立大学神经科学助理教授Jordan Hamm，以及新西兰奥塔哥大学、奥古斯塔大学和奥本大学的同事。这项研究是由国家神经障碍和中风研究所支持的。

Journal Reference:

1. Ranjan K. Roy, Ferdinand Althammer, Alexander J. Seymour, Wenting Du, Vinicia C. Biancardi, Jordan P. Hamm, Jessica A. Filosa, Colin H. Brown, Javier E. Stern. Inverse neurovascular coupling contributes to positive feedback excitation of vasopressin neurons during a systemic homeostatic challenge. Cell Reports, 2021; 37 (5): 109925 DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109925