综述:脑-体状态作为心血管与心理健康联系的桥梁

时间:2025年9月20日
来源:TRENDS IN Neurosciences

编辑推荐:

本综述提出脑-体状态(brain-body states)新框架,强调中枢(CNS)与外周神经系统(PNS)通过多时间尺度(从亚秒到数年)整合形成统一系统。作者运用动力系统理论,将稳定状态分为微观(情绪)、中观(应激)与宏观(抑郁、高血压)三个层次,为心血管疾病与精神障碍的共病机制提供了全新解释,突破了传统单向因果或共同风险因素的局限。

广告
   X   

The link between heart and brain in health and disease

流行病学证据充分表明心血管疾病与心理健康障碍之间存在广泛联系。这种共现现象常被归因于单向或双向因果关系,或两类疾病的共同诱因。例如,抑郁障碍患者心血管疾病发病率较高,常被归因于与抑郁相关的生活方式因素,如吸烟和缺乏运动。反之,心血管疾病患者发展为心理健康障碍的风险较高,则被解释为诊断后的心理压力或缺血性脑损伤的直接后遗症。一些研究者假设双向因果因素可能导致联合的“向下螺旋”。

心智健康障碍与心血管疾病间定向因果关系概念的一个问题在于,其关注的时间线始于其中某一领域的疾病状态,而常常忽略了更早期的亚临床过程。共享风险因素/机制概念的缺点在于,必须建立两种不同的通路来解释这些因素/机制如何同时影响心血管系统和心智领域。

基于心血管与神经功能紧密联系的强有力证据,我们将其视为整合脑-体状态的两个维度。我们提出了一个概念框架,描述不同时间尺度下具有不同底层机制的脑-体状态。该框架既适用于健康生理状态,也适用于病理状态。心血管疾病与心智健康障碍的共现成为这种组织结构的自然显现。我们不再考虑特定(风险)因素如何影响两个独立的实体,而是审视脑-体系统如何作为一个整合的整体运作,以及它如何应对内部或外部的因素与挑战。所提出的概念化引出了一个可检验的假说:心血管与神经功能整合的某些变异, predispose to and reflect 那些传统上被单独表征为“心血管”或“精神”疾病的疾病。

Co-occurrence of changes in cardiovascular, brain, and mental functions

心血管变化的快速发生,连同运动任务和身体活动,在主动推理的背景下可被视为反映了对代谢需求增加的预期。然而,心率变化的特征模式,包括降低和增加,也伴随着许多——也许是所有——心智事件。一个典型的例子是定向反应,其特点是旨在从即时环境中提取信息的行为。与定向反应相关的心率减速已在许多不同背景和研究中得到证实。通常,初始的副交感神经驱动的心率减速之后是交感神经驱动的加速。心率减速通常见于信息不明确或需要注意力集中时,这在贝叶斯框架下可解释为在后续行动和心率加速之前降低噪音或提高感知精确度的一种方式。与此观点一致,在体感检测任务中,更强的心率减速与更大的感知不确定性相关。心率变化的更多例子在社会/情感触摸以及虚拟抛球游戏中的排斥/包容过程中被观察到。在强化学习中,反馈与心率减速相关,其程度与预测误差的强度成比例。在决策的一般背景下,“躯体标记假说”表明,腹内侧前额叶皮层参与学习特定复杂情境与“生物调节状态”之间的关联。当面临类似情境时,这些习得的关联会触发身体变化和感觉,从而指导决策。迷走神经激活是此类身体变化的核心组成部分,它改变心率,最近的一项研究将迷走神经反应性和恢复与更好的决策联系起来。上述例子可被解释为互动的“自上而下”或“脑到心”的观点。重要的是,反向的“自下而上”或“心到脑”的视角也展示了心脑功能之间的稳健耦合,这甚至可以在每次心跳中被观察到。例如,比较血压较高(收缩期)和较低(舒张期)的心脏相位的研究发现,与舒张期相比,收缩期对疼痛和非疼痛性体感刺激的感知减少,体感电位(晚期)也更低。有趣的是,运动 initiation 和运动兴奋性在收缩期高于舒张期。因此,感觉运动功能在每个心动周期中都发生特征性调制。感觉感知随心动周期的变化也在其他模态(如听觉、视觉)以及多感官(听觉-触觉和视觉-触觉)刺激中被发现。此外,视觉注意力、短期记忆、社会疼痛、恐惧处理甚至种族刻板印象的表达都受到心动周期的调制。心跳、大脑活动和心智领域的节律性耦合延伸至呼吸周期,在此期间不仅心率发生调制,感觉感知和其他类型的认知功能也发生调制。

A classification of integrated brain-body states

如前一节所述,心血管变化通常与神经和心智功能的变化同时发生,反之亦然。神经内脏整合理论表明,适应性行为和情绪调节依赖于大脑和自主神经系统(PNS)的整合。随后,我们基于这些概念,并根据其持续时间和可逆性引入了脑-体状态的分类,进一步发展该理论,为心智与心血管健康之间的亚临床和临床联系研究提供一个支架。这里我们区分物理领域和心智领域。前者包含(除其他外,见后续章节)脑-体状态的心血管和神经维度。心智领域,表现为认知和情感,被概念化为神经活动的产物。

神经网络的功能可以有效地用动力系统的概念来描述。这些概念也适用于脑-体相互作用。在此框架内,各种生理活动模式(“脑-体状态”)在一个状态空间中穿梭,其中吸引子表示与特定情绪状态(如愤怒)相关的参数的稳定配置。该状态空间中的轴代表与中枢神经系统(CNS)、自主神经系统(PNS)和心血管系统相关的活动。吸引子的 basin 定义了一组参数值,这些值将引导系统到达特定的吸引子。系统的适应性和健康动力学与其在状态空间中自由移动的能力有关。脑-体相互作用的 dysfunction 可被概念化为系统被锁定在适应不良的吸引子中,例如与特定的身体-大脑参数值配置相关的抑郁症(见下文)的发展。尽管脑-体研究已经提出使用状态空间模型来捕捉分层的、多层次的神经动力学,并解决大脑活动和行为的各种时间方面,但一个有待探索的重要方面是将这些动力学分类到不同的时间类别或层次中,以捕捉特定的身体-大脑过程。这里我们引入了这样的分类,根据持续时间和可逆性将身体-大脑状态归因于微观、中观或宏观层次。这里有限的可逆性可能与病理吸引子有关,如上所述,将脑-体动力学限制在状态空间的特定部分。然而,不可逆性(主要由结构变化驱动)也包括生命周期中通常发生的过程,如发育早期、衰老或更年期,因此既包括健康现象,也包括病理现象。该分类旨在增强对健康和疾病中并发身体-大脑过程的理解和讨论。在下一节中,我们详细阐述这一分类并提供每个层次的例子。

脑-体微观状态是身体和神经生理学中短暂的模式,持续时间相对较短,从几秒到几分钟,并且是可逆的。它们通常通过相关的心理状态来识别;典型的例子包括特定的情绪或急性疼痛时期。显然,所有脑-体状态只能在状态空间中在 certain limits 内“移动”,这些限制由生理约束定义,例如血压和心率的可能范围和反应性,或神经活动。

“宏观状态”一词指的是定义可能脑-体状态范围的长期吸引子,通常持续数月到数年。除了由一般人类生理学和解剖学提供的限制之外,还有进一步的个体结构约束,这些约束取决于例如年龄、性别和遗传 disposition。因此,宏观状态有其边界,脑-体状态可以在这些边界内随着内部和外部世界的变化而移动。重要的是,某些疾病,如高血压、心力衰竭或抑郁症,对宏观状态增加了额外的约束,例如,可能限制情绪体验的范围(在重度抑郁症的情况下),改变动脉血压范围(高血压),或降低心脏射血分数(心力衰竭)。假设宏观状态是不可逆的,因为它们的结构决定因素,例如动脉僵硬度增加或神经退行性变,导致系统永久不同的动力学。可能脑-体状态的范围可以通过对特定生理和心理挑战的脑-体反应(在排除 transient 激素影响如中观状态之后)或通过长期现实生活监测(例如,使用可穿戴设备)来评估。然而,寻找其他可能的生物标志物可能更 practical。在神经维度上,这些可能包括大脑年龄或某些大脑结构的体积;在血管领域,可能包括血管老化的测量,如内膜中层厚度或静息血压;对于心脑相互作用,可能包括长期静息态心率变异性(HRV)或心 evoked potential。

我们强调,在任何给定时间,只有一个宏观状态。因此,所给出的例子(另见表1)(例如,抑郁症、高血压)是各自宏观状态的贡献者。

中观状态是介于微观和宏观层次之间的脑-体状态。我们将其概念化为持续数小时至数天,通常由激素 governing。由于激素在血液中存留时间短,它们影响认知、情绪和心血管系统,从而暂时限制可能的脑-体微观状态的范围(在宏观状态的边界内)。尽管中观状态原则上是可逆的,但有些可能具有更长的功能和结构影响,这可以改变宏观状态(即永久改变系统的动力学)。中观状态的一个原型例子是急性压力,它伴随着皮质醇和儿茶酚胺的短暂升高。它是可逆的,但在某些情况下,压力可能导致宏观状态的深刻变化(见后续章节)。其他生理例子包括周期性事件,如由性激素 governing 的月经周期,或受外部因素(如日光)和激素波动(特别是皮质醇)影响的昼夜节律调制。中观状态最好通过相应激素(例如,皮质醇、性激素或甲状腺激素)的时间过程来定义。

最后,我们强调脑-体状态不仅仅包含心血管和神经维度。相反,在 comprehensive 模型中,需要包括身体事件的其他维度及其相互关系,这一努力超出了本综述的范围。关于其他身体器官和系统与大脑相互作用的讨论,我们请读者参考最近关于肠-脑、呼吸-脑、肾-脑、免疫系统-脑、肝-脑和甲状腺-脑相互作用的综述。

Mechanisms underlying brain-body states

Mechanisms underlying the continuous flow of brain-body states and microstates

正如接下来概述的,心脑耦合背后的不同时间尺度反映了不同的机制。含有机械敏感 Piezo 1 和 2 离子通道的压力感受器是心血管系统状态的重要传感器。主动脉弓和颈动脉中的高压压力感受器的活动反映了动脉血压,而心心房、腔静脉和肺血管系统中的低压压力感受器的活动反映了血容量。“压力反射”是一个核心反射环路,持续地将心脏和心血管系统的动脉部分与脑干联系起来:高压压力感受器信号到达脑干的孤束核(NTS),分别增加和减少副交感和交感神经活动,并降低激素精氨酸加压素的水平,从而降低心率和血压。重要的是,压力反射的反射核心与其他脑区紧密互连。NTS 连接到中脑(臂旁核、导水管周围灰质)、脑桥(蓝斑)、下丘脑或杏仁核,并通过臂旁核、蓝斑或丘脑连接到皮层(例如,岛叶、感觉运动皮层、前额叶皮层、前扣带皮层和海马结构)。也就是说,脑干区域也将来自压力感受器的输入连接到“更高级”的脑区,这些脑区将稳态或内感受信息与情绪、感知、幸福感、睡眠模式以及最终的意识体验整合起来。压力感受器的刺激已被证明可以促进睡眠、减轻疼痛、抑制跟腱反射并抑制听觉惊跳反射,这表明至少一些观察到的大脑功能随心动周期的调制是由这些感受器介导的。除了压力感受器,其他机制是心跳相关效应对大脑活动的基础。在小鼠中,动脉压力搏动被证明可以直接 entrain 嗅球中 mitral 细胞的局部锋电位活动,这可能是由 Piezo 2 通道介导的,在海马和新皮层中也发现了类似的效果。一项涉及人类颅内体内记录的研究成功地利用心动周期中记录到的神经元的电生理特性来区分细胞类型。此外,还有从心脏到脑干(例如,最后区、NTS)的直接传入神经元连接,通过支配心肌和心外膜的感觉神经元传输本体感觉信息。

总之,心血管和大脑功能的这些持续相互相互作用是整合脑-体状态和短期稳定配置(即微观状态)持续流动的基础。心脏和神经活动在情绪(即微观状态)产生中的相互影响已通过关于焦虑样行为和恐惧的动物研究得到证实。在自由活动的小鼠中,通过光遗传学刺激选择性诱导心率升高,心动过速仅在潜在危险的环境而非安全环境中诱导出焦虑样行为。心率增加与环境背景之间的联系似乎是由岛叶建立的。通过迷走神经刺激和光遗传学抑制小鼠岛叶活动,也揭示了岛叶在通过整合外部感觉和内部身体信号(特别是心率)来调节恐惧方面的类似作用。这也证实了中枢和外周机制在恐惧和焦虑样行为的产生和维持中的整合。

Longer-lasting states determine range of possible brain-body states

尽管短期的微观状态由神经和心血管变化的特征性星座组成,但它们还受到更持久的脑-体状态的塑造。例如,最近一项关于防御状态的小鼠研究表明,虽然中脑导水管周围灰质的神经元发送信号来 orchestrate 一个防御性微观状态,但心血管效应取决于背景(即,更持久的脑-体状态)。

宏观状态为所有脑-体状态设定了外部固定边界。它们由结构特征决定,这些特征(i)是物种特异性的(例如,人类的心率通常在每分钟 60 到 100 次之间,而小鼠的心率约为 500-700 次/分钟),(ii)显示出个体间差异(例如,由于性别、遗传学、表观遗传学造成的变异),以及(iii)在整个生命过程中被进一步修改(例如,通过发育阶段、衰老和长期环境暴露)。在健康衰老过程中,共同决定并为心血管和大脑功能设定界限的既定结构变化包括动脉僵硬度增加、特征性脑萎缩模式和自主神经系统(PNS)的长期失衡,这可能 underlie 内感受意识、情绪调节和整体认知能力的变化。有趣的是,尽管有大量数据分别描述了这些效应以及其他个体发育阶段(如青春期或更年期)的影响,但很少有系统评估它们对定义健康和疾病中宏观状态的整合脑-体网络的影响。

Mechanisms underlying meso-states and their impact on macro-states

宏观状态的空间(数学意义上;见图2)容纳了脑-体状态的持续流动、短暂的微观状态以及更持久的中观状态。后者指的是中等持续时间(数小时至数天)的短暂状态,主要由激素 governing。由于激素在血液中存留时间短,它们影响认知、情绪和心血管系统,从而暂时限制可能的脑-体微观状态的范围(在宏观状态的边界内)。尽管中观状态原则上是可逆的,但有些可能具有更长的功能和结构影响,这可以改变宏观状态(即永久改变系统的动力学)。中观状态的一个原型例子是急性压力,它伴随着皮质醇和儿茶酚胺的短暂升高。它是可逆的,但在某些情况下,压力可能导致宏观状态的深刻变化(见后续章节)。其他生理例子包括周期性事件,如由性激素 governing 的月经周期,或受外部因素(如日光)和激素波动(特别是皮质醇)影响的昼夜节律调制。中观状态最好通过相应激素(例如,皮质醇、性激素或甲状腺激素)的时间过程来定义。

最后,我们强调脑-体状态不仅仅包含心血管和神经维度。相反,在 comprehensive 模型中,需要包括身体事件的其他维度及其相互关系,这一努力超出了本综述的范围。关于其他身体器官和系统与大脑相互作用的讨论,我们请读者参考最近关于肠-脑、呼吸-脑、肾-脑、免疫系统-脑、肝-脑和甲状腺-脑相互作用的综述。

Mechanisms underlying brain-body states

Mechanisms underlying the continuous flow of brain-body states and microstates

正如接下来概述的,心脑耦合背后的不同时间尺度反映了不同的机制。含有机械敏感 Piezo 1 和 2 离子通道的压力感受器是心血管系统状态的重要传感器。主动脉弓和颈动脉中的高压压力感受器的活动反映了动脉血压,而心心房、腔静脉和肺血管系统中的低压压力感受器的活动反映了血容量。“压力反射”是一个核心反射环路,持续地将心脏和心血管系统的动脉部分与脑干联系起来:高压压力感受器信号到达脑干的孤束核(NTS),分别增加和减少副交感和交感神经活动,并降低激素精氨酸加压素的水平,从而降低心率和血压。重要的是,压力反射的反射核心与其他脑区紧密互连。NTS 连接到中脑(臂旁核、导水管周围灰质)、脑桥(蓝斑)、下丘脑或杏仁核,并通过臂旁核、蓝斑或丘脑连接到皮层(例如,岛叶、感觉运动皮层、前额叶皮层、前扣带皮层和海马结构)。也就是说,脑干区域也将来自压力感受器的输入连接到“更高级”的脑区,这些脑区将稳态或内感受信息与情绪、感知、幸福感、睡眠模式以及最终的意识体验整合起来。压力感受器的刺激已被证明可以促进睡眠、减轻疼痛、抑制跟腱反射并抑制听觉惊跳反射,这表明至少一些观察到的大脑功能随心动周期的调制是由这些感受器介导的。除了压力感受器,其他机制是心跳相关效应对大脑活动的基础。在小鼠中,动脉压力搏动被证明可以直接 entrain 嗅球中 mitral 细胞的局部锋电位活动,这可能是由 Piezo 2 通道介导的,在海马和新皮层中也发现了类似的效果。一项涉及人类颅内体内记录的研究成功地利用心动周期中记录到的神经元的电生理特性来区分细胞类型。此外,还有从心脏到脑干(例如,最后区、NTS)的直接传入神经元连接,通过支配心肌和心外膜的感觉神经元传输本体感觉信息。

总之,心血管和大脑功能的这些持续相互相互作用是整合脑-体状态和短期稳定配置(即微观状态)持续流动的基础。心脏和神经活动在情绪(即微观状态)产生中的相互影响已通过关于焦虑样行为和恐惧的动物研究得到证实。在自由活动的小鼠中,通过光遗传学刺激选择性诱导心率升高,心动过速仅在潜在危险的环境而非安全环境中诱导出焦虑样行为。心率增加与环境背景之间的联系似乎是由岛叶建立的。通过迷走神经刺激和光遗传学抑制小鼠岛叶活动,也揭示了岛叶在通过整合外部感觉和内部身体信号(特别是心率)来调节恐惧方面的类似作用。这也证实了中枢和外周机制在恐惧和焦虑样行为的产生和维持中的整合。

Longer-lasting states determine range of possible brain-body states

尽管短期的微观状态由神经和心血管变化的特征性星座组成,但它们还受到更持久的脑-体状态的塑造。例如,最近一项关于防御状态的小鼠研究表明,虽然中脑导水管周围灰质的神经元发送信号来 orchestrate 一个防御性微观状态,但心血管效应取决于背景(即,更持久的脑-体状态)。

宏观状态为所有脑-体状态设定了外部固定边界。它们由结构特征决定,这些特征(i)是物种特异性的(例如,人类的心率通常在每分钟 60 到 100 次之间,而小鼠的心率约为 500-700 次/分钟),(ii)显示出个体间差异(例如,由于性别、遗传学、表观遗传学造成的变异),以及(iii)在整个生命过程中被进一步修改(例如,通过发育阶段、衰老和长期环境暴露)。在健康衰老过程中,共同决定并为心血管和大脑功能设定界限的既定结构变化包括动脉僵硬度增加、特征性脑萎缩模式和自主神经系统(PNS)的长期失衡,这可能 underlie 内感受意识、情绪调节和整体认知能力的变化。有趣的是,尽管有大量数据分别描述了这些效应以及其他个体发育阶段(如青春期或更年期)的影响,但很少有系统评估它们对定义健康和疾病中宏观状态的整合脑-体网络的影响。

Mechanisms underlying meso-states and their impact on macro-states

宏观状态的空间(数学意义上;见图2)容纳了脑-体状态的持续流动、短期的微观状态以及更持久的中观状态。后者指的是中等持续时间(数小时至数天)的短暂状态,主要由激素 governing。压力是中观状态的一个典型例子:下丘脑通过两个通路协调压力反应,即下丘脑-垂体-肾上腺轴和交感-肾上腺髓质轴。前者通过释放皮质醇起作用,而后者涉及交感神经系统以及肾上腺素和去甲肾上腺素的释放。肾上腺髓质的皮层起源性自上而下影响涉及运动、认知和情感网络,为在 demanding 和压力任务期间整合运动、情绪和认知与身体变化提供了解剖和功能基础。压力反应期间的心血管变化包括心率增加、血压升高以及心率变异性降低。在心智领域,注意力焦点集中在压力源上的变化通常伴随着感觉、思想和感受的改变,以及其他效应。例如,不同类型的压力可导致压力诱导的镇痛或痛觉过敏。压力对情绪调节也有 differential 影响。早期的交感-肾上腺髓质轴激活往往会损害情绪调节,而(较晚的)下丘脑-垂体-肾上腺轴激活可能会增强它。总之,通过激素的释放,急性压力代表了一种脑-体中观状态,它暂时限制脑-体状态(包括微观状态)的流动,以最优地适应压力源。作为中观状态的典型特征,急性压力反应以及与之相关的激素变化通常是可逆的;然而,压力反应可以导致学习和相关的可塑性(表现为结构变化),从而塑造(长期)脑-体宏观状态。

如果急性压力源被成功克服,这些结构变化可能是积极的或适应性的,从而可以提高 resilience。然而,有些情况下压力源未被克服,压力变得慢性,导致适应不良的可塑性(见下一节),或者急性压力源如此 overwhelming,以至于压力反应(或其组成部分,如交感反应)如此强烈,以至于 acute 导致病理状态。在 takotsubo 心肌病(章鱼壶心肌病)中,这种情况主要发生在绝经后女性身上,极端的交感神经压力反应诱发了一种特征性心肌病,从而 exemplifying 向以结构损伤为特征的状态——宏观状态的转变。这种联系的另一个例子是“中风心脏综合征”,其特征是中风后心脏受损。它优先发生在中风影响右前岛叶时,并且 also characterized by 由脑病变触发的 overshooting 交感神经压力反应。创伤后应激障碍(PTSD)发生在重大创伤事件之后,其特征是闪回、噩梦、严重的情绪困扰和其他心理症状,以及自主神经系统(PNS)失衡(交感神经张力增加和副交感神经张力降低)和压力反射减弱。与整合脑-体状态的观点一致,长期的功能和结构变化影响海马体、杏仁核、岛叶和内侧前额叶皮层,这些区域的功能障碍与心血管系统控制受损有关。

此外,如果压力源没有得到充分应对,压力可能会变得慢性。慢性压力的两个主要标志是皮质醇浓度 prolonged elevation 和交感神经活动诱导的适应不良可塑性,具有心血管和神经行为维度。心血管后果包括内皮功能障碍,由促炎细胞因子和氧化应激驱动,这可进展为动脉粥样硬化、冠心病和中风。神经行为后果包括记忆 impairment、抑郁症状和许多其他心理变化,通过功能和结构可塑性,特别是在海马体、杏仁核和前额叶皮层。总之,慢性压力与逐渐影响长期脑-体宏观状态所有维度的变化有关,因此增加了精神健康障碍(例如,抑郁症或精神分裂症)和心血管疾病的风险。

Hypertension and depression as exemplary determinants of brain-body macro-states

血压波动(甚至低于高血压阈值)与行为和健康有关。几项研究报告了较高血压水平与较好的生活质量和较少的负面情绪之间存在正相关关系,这在儿童、青少年和成人中均有发现。然而,这似乎与其他将高血压诊断与精神健康障碍(特别是抑郁症)联系起来的研究相矛盾。

最近一项使用 UK Biobank 数据的研究调和了这些看似矛盾的发现。研究发现,高血压相关的影响(更多的抑郁症状,更差的幸福感)在高血压诊断前 5-10 年就已经存在。也就是说,在给定的基线血压下,那些在 5-10 年后发展为高血压的个体,其基线时的幸福感和抑郁症状比具有相同基线血压但未发展为高血压的人更差。因此,有高血压风险的个体可能具有一种宏观状态,在这种状态下,需要更高的血压才能达到同等的幸福感,而这种宏观状态可能驱动行为 favoring 更高的交感神经活动,但代价是增加长期高血压风险。有趣的是,这种宏观状态可能会影响短期脑-体微观状态,因为较高的血压与情绪反应减少、疼痛感知降低和社会疼痛减少有关。此外,尽管心理社会压力源是高血压的既定风险因素,但关于主观压力感知的研究显示其与血压呈负相关。这表明压力源、压力及其主观感知与较高血压之间可能存在 dissociation,表明宏观状态(慢性血压升高)对中观状态(压力)的影响,主观上感觉不那么“有压力”, potentially driving 进一步的血压升高。

尽管使用定向因果关系的传统解释表明,低幸福感可能导致高血压,但整合脑-体状态的框架提供了一个替代的统一视角:同一种脑-体宏观状态,在高血压诊断前后都存在,与没有高血压的人相比,需要更高的血压才能达到同等的幸福感。这种整合方法也简化了对共享机制的理解——例如慢性压力和激素升高或炎症——影响心血管和心理健康。不再需要构建两种不同的通路来解释这些机制如何导致两种类型的 disorders。相反,对某一维度的任何影响都伴随着另一维度的变化(图1)。高血压患者脑-体关系改变 potential mechanisms 可能是压力感受器敏感性或压力感受器信息中枢处理的差异。这种改变可能由遗传决定(例如,PIEZO 通道的突变),或在某些生活方式条件下发展起来。需要纵向研究来 disentangle 儿童期或成年早期的基线宏观状态特征与随后在生命周期中发生的变化。

抑郁症有时被视为一种“纯粹精神”的障碍,而身体,至少表面上,“看起来很好”。即使存在诸如高血压、早期冠状动脉疾病或其他亚临床代谢异常等躯体状况,临床焦点通常仍然停留在心理成分上。

抑郁症是脑-体宏观状态一部分的观点得到了许多观察的支持。不仅临床抑郁症常与心血管疾病相关,而且即使在没有临床诊断的心血管疾病的情况下,亚临床心血管变化也很常见。抑郁症患者通常静息心率变异性降低(甚至在儿童和青少年中),并且可能表现出亚临床血压升高和亚临床动脉粥样硬化。迷走神经刺激的临床疗效,一种公认的难治性抑郁症疗法,进一步强调了这种联系。一些研究还表明,心率变异性(HRV)生物反馈可以减轻抑郁症状,尽管一些作者 suggest that 低 HRV 可能 predispose 个体患上抑郁症,而不是直接反映其存在。有趣的是,对背外侧前额叶皮层的经颅磁刺激,一种有效的抑郁症治疗方法,可能 engage 一个额叶-迷走神经网络,如心率减速所示,支持重度抑郁症的“额叶-迷走神经网络理论”,这非常符合脑-体宏观状态的概念。此外,在抑郁症和其他精神健康障碍中发现的内感受或内感受意识 disturbance 也可能为精神和心血管症状之间的联系提供病理生理学解释(见下一节)。

另外两个“心脏病学疾病”的例子,即心房颤动和 takotsubo 心肌病,可能更好地被理解为具有 altered 脑-体宏观状态的疾病,详细讨论见 Box 1。

Brain-body states and Bayesian frameworks of interoception

一个 overarching 问题涉及脑-体状态形成的 underlying “规则”。“内感受推理”的贝叶斯框架形式化了大脑如何整合内部身体信号(内感受)与外部感觉输入(外感受)以在健康中维持稳态和指导行为,以及在病理中。它假定大脑使用内部和外部环境的生成模型来预测感觉输入。预测作为先验,而传入的感觉信号产生预测误差(似然),用于更新这些模型。这个过程允许 hierarchical 控制环路之间的持续双向通信,实现自下而上(即,感觉驱动)的更新和自上而下(即,模型驱动)的调制。在此框架中,感觉输入可以来自内部身体(例如,通过压力感受器),强调了其在自主调节、情绪和自我感中的作用。反之, underlying 心智现象(如情绪)的脑-体状态可以调制较低层次的预测,在心智功能与生理学之间创建一个环路状的持续相互作用。重要的是,这些相对短期的相互作用可以进一步被宏观状态调制和约束。这些机制连接了外周生理学(例如,压力感受器)、自主神经系统(PNS)组件以及脑干和大脑中的区域(例如,岛叶),如图 1 中的齿轮式相互作用所示。因此,内感受信号与感受的形成同时发生,并影响“更高”层次的其他心智现象,如决策

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有