你被威胁的声音吓了一跳，呼吸急促;你打碎你的肘部，痛苦地喘着粗气。为什么一个人在受伤或焦虑时呼吸频率会急剧增加，这一点以前并不了解。现在，Salk 的一组科学家在大脑中发现了一个神经网络，可以协调呼吸节奏与疼痛和恐惧感。除了在疼痛管理、焦虑的心理学理论和对疼痛本质的哲学研究方面的贡献外，他们的发现可能会导致开发一种镇痛剂，以防止阿片类药物引起的呼吸抑制 (OIRD)，即导致呼吸中断的呼吸抑制。过量死亡。
在 2021 年 12 月 17 日发表在Neuron 的研究中，Salk 小组重点研究了脑干中称为外侧臂旁核的一组神经元，它以核壳结构排列。他们发现核心中的神经元投射到杏仁核，这是大脑中处理恐惧和疼痛情绪体验的区域。壳中的神经元投射到前 Bötzinger 复合体，这是一个产生呼吸节律的区域。核神经元和壳神经元根据来自这些区域的输入相互影响，使我们在感到疼痛或焦虑时呼吸加快。
“我们是第一个证明外侧旁核如何协调呼吸和疼痛的小组，”该论文的资深作者、索尔克克莱顿基金会肽生物学实验室助理教授 Sung Han 说。“通过了解这个大脑区域的回路，我们可能能够区分呼吸调节和疼痛调节，以开发一种抑制疼痛感而不抑制呼吸的药物，如 OIRD。”
在 OIRD 中，阿片类药物抑制呼吸和疼痛;它是阿片类药物致死的主要原因。在之前的工作中，Han 的实验室表明，像吗啡这样的阿片类药物通过触发称为 mu 阿片受体 (MOR) 的特定受体来抑制呼吸，从而抑制表达它们的神经元。他们还表明，重新激活表达 MOR 的细胞可以逆转 OIRD。目前的工作提出了预防 OIRD 的其他方法，可能是通过抑制该区域核心的神经元(减弱恐惧/焦虑)同时激活外壳中的类似神经元(支持呼吸)。
为了展示这些神经元如何协调呼吸与疼痛和情绪，研究人员首先使用光和化学试剂来证明操纵外侧臂旁核中表达 MOR 的神经元会改变小鼠的呼吸频率。然后他们使用荧光示踪剂将输入和输出映射到表达 MOR 的神经元。他们的结果表明，聚集在该区域核心的神经元投射到中央杏仁核，而聚集在周围外壳中的神经元投射到 pre-Bötzinger 复合体。一个群体同时刺激另一个群体的电生理记录显示，这些亚群中的一些是相互联系的，它们之间有一个兴奋网络。通过这个网络，恐惧和疼痛的信号与呼吸节律相协调。
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