·2025年11月11日
摘要： 研究人员发现，一类稀有的神经元——一型nNOS神经元——在小鼠中对调节脑部血流和协调神经活动起核心作用。移除这些易受压力影响的细胞导致血管振荡大幅下降和神经电活动广泛减弱，表明神经元损失、血流减少与脑功能损伤之间存在关键联系。由于这些神经元在压力下容易死亡，慢性心理压力可能加剧脑健康衰退，而不仅仅是衰老所致。该发现为研究环境压力源与神经退行性疾病风险的交集开辟了新方向。
关键事实
- 压力敏感细胞： 一型nNOS神经元在慢性压力下容易死亡，并调节关键的血流动力学。
- 系统性影响： 移除这些细胞会减少血管振荡，削弱全脑神经活动，尤其在睡眠期间。
- 新风险途径： 慢性压力可能损害对脑灌注至关重要的神经元类型，为痴呆机制提供了新视角。
来源： 宾夕法尼亚州立大学
虽然阿尔茨海默病和痴呆等神经退行性脑疾病的确切原因大多未知，但研究人员已确定受影响大脑的一个关键特征：血流减少。基于这一基础认知，宾夕法尼亚州立大学的一个团队近期发现，一类对焦虑诱导压力极为敏感的稀有神经元似乎负责调节小鼠的脑部血流和协调神经活动。
研究团队发现，移除一型nNOS神经元——这类神经元仅占大脑800亿神经元的不到1%，且在过度压力下会死亡——导致小鼠脑部血流量和电活动显著下降，这证明了该神经元类型对动物（包括人类）正常脑功能的影响。该研究成果已于今日（11月11日）发表在《eLife》期刊上。
宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学教授、项目首席研究员帕特里克·德鲁解释道，尽管大脑任何区域均由20多种不同神经元构成，但位于躯体感觉皮层（负责处理触觉、温度等身体感官输入的区域）的一型nNOS神经元在刺激脑部动脉和静脉的“自发振荡”中起关键作用。
德鲁表示：“在大脑中，动脉、静脉和毛细血管通过每几秒的持续扩张和收缩来帮助液体流动，我们称之为自发振荡。我们实验室先前的研究表明，nNOS神经元对调节脑部血流至关重要。在靶向并移除部分这些神经元后，我们观察到这些振荡的幅度显著降低。”
德鲁同时隶属于宾夕法尼亚州立大学生物医学工程、神经外科和生物学系。他指出，当小鼠经历精神压力事件时，这些脆弱的神经元极易死亡。尽管其他研究人员先前已将衰老与脑功能下降及神经退行性疾病风险增加联系起来，但德鲁表示，关于压力对血流负面影响的研究相对较少。
德鲁说：“我们广泛研究脑部血流的调节机制，因为它为神经元提供营养和氧气。血流减少是导致脑功能下降和神经退行性疾病诸多因素之一。虽然我们知道衰老起主要作用，但慢性压力导致这些稀有神经元损失可能是脑健康不良的一个未被探索的环境诱因。”
为了解一型nNOS神经元缺失时大脑的变化，研究团队向小鼠注射了素蛋白（一种能杀死神经元的毒性蛋白）与肽（一种能识别并附着于一型nNOS神经元特定遗传标记的氨基酸链）的混合物。这些标记使研究人员能够系统地递送素蛋白以消除目标神经元，同时不损害其他神经元。
德鲁表示，宾夕法尼亚州立大学团队是首个使用此方法靶向这些特定神经元的研究组。虽然小鼠大脑并非人类大脑的完美模型，但德鲁指出，其生理结构——包括神经元类型和组成——与人类高度匹配，因此这类工作可揭示可能适用于人类的信息。
注射后，研究人员记录了脑活动和身体行为（如瞳孔扩张和胡须运动）的变化。团队以微米级分辨率观测脑血管振荡——据德鲁所述，这大约是人类头发宽度的百分之一。研究人员还使用电极和高级成像技术追踪脑部电流传导。
德鲁解释道，小鼠不仅血流减少，全脑神经活动也减弱，表明这些一型nNOS神经元似乎在帮助神经元相互沟通方面至关重要。此外，团队发现睡眠期间的血流和神经活动减弱程度高于清醒状态，表明这些神经元可能在睡眠期间支持大脑功能。
德鲁表示，优化此程序将为研究人员提供一种高效且非基因性方法，以更详细地研究一型nNOS神经元及其损失的影响。尽管目前尚无法直接将这些神经元密度降低与阿尔茨海默病和痴呆风险增加联系起来，但德鲁指出，未来研究将聚焦于探索这些神经元损失如何与疾病的遗传风险因素相互作用。
该项目其他宾夕法尼亚州立大学附属作者包括：生物学副教授妮可·克劳利；获得生物工程和生物医学工程博士学位的凯文·特纳；获得神经科学博士学位的达科塔·布罗克韦；获得分子细胞与整合生物科学博士学位的凯尔·格赫斯；生物医学工程博士生默德·沙卡瓦特·侯赛因；医学院博士生基思·格里菲斯；以及分子细胞与整合生物科学博士生丹佛·格林沃特。此外，密歇根州立大学生物分子科学、神经科学和生理学助理教授张庆光也为本研究作出贡献。
资金支持： 本工作由美国国立卫生研究院和美国心脏协会的博士前奖学金资助。
关键问题解答：
问：研究发现了什么？
答： 一类稀有的压力敏感神经元（一型nNOS）控制脑部血流和神经活动。
问：这对痴呆症为何重要？
答： 这些神经元损失会急剧减少血流——这是阿尔茨海默病和认知衰退的核心特征。
问：压力如何影响脑健康？
答： 慢性压力可杀死这些神经元，提示存在从压力到神经退化的直接通路。
关于此项压力与神经学研究新闻
作者： 阿什利·温纳斯赫伦
来源： 宾夕法尼亚州立大学
联系人： 阿什利·温纳斯赫伦——宾夕法尼亚州立大学
图像： 该图像由神经科学新闻提供
原始研究： 开放获取。
“一型nNOS神经元调控皮层神经活动和血管运动” 由帕特里克·德鲁等人著，《eLife》
摘要
一型nNOS神经元调控皮层神经活动和血管运动
大脑如何协调全局神经和血管动态尚不清楚。
本研究旨在揭示一种稀疏但特殊的遗传独特中间神经元群体（即一型nNOS神经元）的作用，采用新型药理策略单侧消融小鼠躯体感觉皮层中的这些神经元。
区域特异性消融导致神经活动和血管动态均发生变化：局部场电位delta频段功率降低，持续感官刺激引发的血管反应减弱，以及脑血容量的刺激后下冲现象消失。左、右躯体感觉皮层gamma频段功率包络与超低频脑血容量之间的相干性降低，表明一型nNOS神经元整合了脑信号的长距离协调。最后，消融一型nNOS神经元后，静息状态脑血容量振荡幅度减小，血管运动减弱。
这证明，一小群nNOS阳性神经元对调节全脑神经和血管动态不可或缺，提示这些神经元损失可能促进神经退行性疾病和睡眠障碍的发展。
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