在你的胸腔中，不仅有一个肌肉泵，还存在一个复杂的神经网络，科学家们正开始全面理解这一系统。一项新研究揭示，心脏内的神经系统——称为心内神经系统（Intracardiac Nervous System, IcNS）——远比人们此前认为的复杂，挑战了长期以来关于心脏如何维持生命节奏的观点。
几十年来，科学家们认为这个系统只是一个中继站，传递来自大脑到心肌的信号。然而，这项由瑞典卡罗林斯卡研究所和纽约哥伦比亚大学的科学家领导的新研究表明，IcNS更像是一个本地控制中心，能够处理信息甚至独立生成节律模式。
微观奇迹
研究人员使用斑马鱼进行这些发现，这似乎是一个研究人类心脏功能的不寻常选择。然而，斑马鱼的心脏在速率、电模式和基本结构方面与人类心脏有着惊人的相似性，使其成为心血管研究的宝贵模型。就像人类一样，斑马鱼的心脏也有四个腔室，需要各种细胞之间的精确协调才能维持正常功能。
研究人员专注于一个关键区域——窦房丛（Sinoatrial Plexus, SAP），即心脏的起搏器区域。通过使用单细胞RNA测序、详细成像和电记录等尖端技术，他们发现了一种意外多样的神经元群体。科学家们现在表示，心脏实际上含有自己的复杂神经网络，在调节其节律中发挥着至关重要的作用。
该团队发现，这些神经元使用不同的化学信使或神经递质进行通信。其中约81%是胆碱能神经元，主要使用乙酰胆碱作为信使。其余的神经元使用多种其他神经递质：8%是谷氨酸能神经元，6%使用GABA，5%是血清素能神经元，4.6%是儿茶酚胺能神经元。这种多样性表明心脏功能在局部控制和微调方面达到了以前未被认识的水平。
心脏内的复杂神经系统
最引人入胜的发现是一组具有“起搏器样”或“节律生成”特性的神经元。这些神经元可以生成类似于中枢模式生成网络中的活动节律模式，后者是大脑和脊髓中产生呼吸或行走等节律行为的神经回路。这一发现表明，心脏的神经系统可能在维持心脏节律方面发挥更积极的作用，而不仅仅是传递来自大脑的信号。
“我们惊讶地看到心脏内的神经系统是多么复杂，”该研究的主要研究员康斯坦丁诺斯·安帕齐斯博士（Dr. Konstantinos Ampatzis）在一份大学声明中说。
为了了解这些神经元如何影响心脏功能，研究人员开发了一种创新的实验方法。他们创建了一个实验准备，可以在记录单个神经元的同时研究完整的心脏，使用一种名为“布雷比斯汀”的化合物暂时停止心脏的肌肉收缩，同时保持神经元活跃。这一技术揭示了四种具有不同放电模式的神经元，从单次脉冲到节律性爆发活动。
当研究人员操纵这些神经元时，可以直接影响心脏的跳动模式。例如，当他们使用特定的化学溶液触发这些细胞释放神经递质时，观察到了心率和节律的变化。这表明IcNS积极参与控制心脏功能，而不仅仅是传递大脑的信号。
“这个‘小脑’在维持和控制心跳方面起着关键作用，类似于大脑调节如运动和呼吸等节律功能的方式，”安帕齐斯博士解释道。
换句话说，心脏不仅仅是一个被动接受大脑命令的器官，而是其自身功能的积极参与者。
更多研究在即
这些发现为治疗心脏疾病提供了令人兴奋的可能性。许多心脏问题涉及心脏节律的中断，理解这一局部神经网络可能会导致新的治疗方法。“我们希望通过检查心脏神经网络中的中断如何导致不同的心脏疾病，来确定新的治疗目标，”安帕齐斯博士指出。
这项发表在《自然通讯》上的研究也提出了关于器官如何自我调节的有趣问题。心脏内存在如此复杂的神经网络表明，个别器官可能对其功能具有比先前认为的更多的自主控制，而大脑则提供总体协调而不是管理每个器官功能的每一个细节。这可能代表了一种高效的生物设计，允许快速的局部反应，同时保持中央监督。
未来的研究将集中在心脏的“小脑”在不同条件下的互动，如运动、压力和疾病。对于患有心律失常和其他心脏问题的患者来说，这可能意味着更有针对性和有效的治疗。
像许多科学突破一样，这一发现提醒我们，即使是对心脏这样已经广泛研究的器官，仍然隐藏着等待被发现的秘密。随着研究人员继续绘制和理解心脏的“小脑”，我们可能需要重新思考这一重要器官如何维持其优雅的节律。
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