《Nature》当你“发烧”时，大脑干啥呢？

小鼠研究阐明了与免疫系统的联系。

　　

         

Catherine Dulac教授(右)和博士后研究员Jessica Osterhout研究了大脑如何控制疾病症状。

当你受到感染时，会发生这样的事情:神经系统与免疫系统对话，发现身体受到攻击，然后策划一系列行为和生理上的改变，表现为不愉快的疾病症状。对神经科学家来说，长期存在的问题是:这是如何在大脑中发生的，在哪里发生的?

来自凯瑟琳·杜拉克(Catherine Dulac)和Xiaowei Zhuang实验室的哈佛大学研究人员从鼠的大脑中寻找了答案。

在《Nature》杂志上发表的一项研究中，研究人员和他们的合作者描述说，他们在大脑底部附近发现了一小群神经元，这些神经元可以诱发疾病症状，包括发烧和食欲下降。

这种神经元之前没有被描述过，在下丘脑中发现，下丘脑控制着保持身体平衡、健康状态的关键自我平衡功能。研究人员发现，神经元中的受体能够检测来自免疫系统的分子信号，而大多数神经元都没有这种能力。

研究人员发现，下丘脑的关键区域就在可渗透的血脑屏障旁边，这有助于血液循环到大脑。

Dulac实验室的博士后研究员、该研究的主要作者杰西卡·奥斯特豪特(Jessica Osterhout)说:“对我们来说，确立这一基本原则很重要，即大脑甚至可以感知这些免疫状态。以前人们对这一点的理解很差。发生的情况是，与血液和外周免疫系统接触的血脑屏障细胞被激活，这些非神经元细胞分泌细胞因子和趋化因子，反过来，激活了我们发现的神经元群体。”

科学家们希望有一天能将这项研究应用于人类，当它成为健康威胁时，逆转这一过程。

例如，发烧通常是一种有助于消除病原体的健康反应。但当它升得太高时，就会变得危险。食欲不振或口渴减轻也是如此，这两种情况一开始都是有益的。但持续缺乏营养或水分会开始阻碍恢复。

Osterhout说:“如果我们知道它是如何起作用的，也许我们可以帮助那些有这些症状的患者，比如化疗患者或癌症患者，他们食欲很低，但我们真的无能为力。”

这项工作一开始是为了检查自闭症患者的“发烧效应”，即患者经历感染症状后，自闭症症状会消失的现象。他们的目标是找到产生发烧的神经元，并将它们与参与社会行为的神经元联系起来。

相反，Osterhout发现许多神经元在动物生病时被激活。她将注意力集中在下丘脑腹侧内侧视前区域的大约1000个神经元上，因为它们靠近血脑屏障。

Osterhout给小鼠注射了类似细菌或病毒感染的促炎剂。她分析了大脑扫描中发光的区域，然后使用了一套强大而精确的方法，化学遗传学和光遗传学，来控制和研究不同神经元群体之间的连通性。使用这些工具，研究人员能够激活或关闭小鼠大脑中负责指挥的神经元，并通过观察发生了什么来确定它们的功能。

研究人员发现，它们可以增加鼠的体温，增加寻求温暖的行为，并降低食欲。报告中描述的神经元覆盖了12个大脑区域，其中一些已知控制口渴、痛觉和社交互动。这表明，其他疾病行为可能受到该区域神经元活动的影响。

在实验过程中，科学家们还注意到，当免疫系统的分子发出更多信号时，这些神经元的活动和激活也会增加。这表明，大脑和免疫系统通过腹侧内侧视前区和旁边的血脑屏障的旁分泌信号相互交流。旁分泌信号是指细胞产生信号来触发附近细胞的变化。

Osterhout说，这个过程扩大了她对神经元如何工作的理解。

她说:“作为一名神经科学家，我们通常认为神经元会激活其他神经元，而不是这些旁分泌型或分泌型方法真的很关键。它改变了我对这个问题的看法。”