中国科学家首次绘制了心脏节律的人脑地形图

近日，首都医科大学宣武医院教授赵国光、任连坤、北京师范大学系统科学学院教授斯白露联合在Cardiovascular Research在线发表了一篇原创研究论文。立体定向电极的应用首次构建了大脑皮层和皮层下心脏搏动规律的时空动态激活图，建立了大脑拓扑空间特征与递质受体分布的联系，为了解心脏信号处理机制提供了重要的理论框架，有望为一系列由脑轴异常引起的临床脑心脏病的治疗提供新的思路。

长期以来，心与脑的联系一直是哲学和医学关注的核心问题之一。随着神经科学和生理学的不断发展，这个古老的问题被赋予了现代意义。早在近两个世纪前，法国生理学家克里斯蒂娜 Bernard 此后，大量的临床观察和实验数据证实了心脑交互的存在。具体来说，心脏通过从心到脑的信息流深刻影响大脑的多层次加工过程。相反，大脑也可以自上而下调节心脏功能。心脑轴功能问题与一系列心脑疾病有关。到目前为止，心脑交互是目前研究的热点和重点之一，但对脑心交互电生理机制的认识仍需深化。

因此，本研究将一些药物难治性癫痫患者放入立体定向电极进行术前精确定位，同时记录心电图和立体定向脑电图(SEEG)。在54名研究参与者的安静状态下，研究人员测量了心脏搏动规律的脑电信号反应，即心跳诱发电位，包括大脑不同皮层和皮层下核团的1736个触点(HEPs)。

借助颅内记录的高时空分辨率特点，首次绘制了人类对心脏节律的全脑图谱及其时序激活方法，并应用分析了复杂系统的本征微状态(EMs)，区分心脏节律信号处理的时间动态演变中大脑激活模式的早期成分，即动态时间和空间特征，为揭示不同时间窗口心脏感知处理机制提供了测试依据。

随后，通过对多尺度递质受体现状的分析，研究人员回答了大脑心脏节律激活空间模式的分子学机制，揭示了大脑心脏节律激活拓扑图的分子特征。最后，通过直接皮质电刺激引起的心脏节律变化，观察了心脑之间的互动和对话。

研究小组创新性地利用颅内电生理SEEG技术研究大脑心轴，完成了心脏搏动大脑激活模式的高分辨率时空分析。研究人员表示，这项研究有三个关键发现：1。目前认为，岛叶、杏仁核和前扣是调节心脏活动的大脑中枢，研究表明，心脏搏动特异性激活不仅局限于岛叶、杏仁核、前扣等经典区域，而且显著激活额叶背外皮层、边缘和颞上回，提醒心脏活动更先进的新皮层水平调整，突破了传统理论对心脏连接空间区域的认知局限性.

2.研究首次揭示了大脑皮层水平，心脏拓扑结构的关键递质是血清素5HT2a。鉴于已知的5HT2a参与了情绪调节和其他生理功能，提醒心脏网络在先进的皮层中与情绪有复杂的关系。

3.初步验证了颅内电生理的自下而上(bottom-to-up)和由上而下(top-to-down)发现大脑对心脏节律的主动调节作用，为心脑交互机制提供了直接的神经生理证据。

“研究促进了对复杂心脑联系系统的深入理解，为进一步探索相关神经传递和心脑交互调节奠定了基础，有望为一系列心脑疾病的临床治疗提供新的思路，包括通过迷走神经刺激调节治疗癫痫。”赵国光说。

据悉，赵国光、任连坤、斯白露是论文通讯作者，首都医科大学宣武医院在职博士生王小鹏、硕士生杨浩勋、博士生程岳阳是论文共同第一作者。研究获得了北京市医院管理局临床医学发展重点资助项目、国家重点研发计划和国家自然科学基金。