日本东北大学研究生院药学研究科的佐佐木拓哉教授和东京大学研究生院药学研究科的池谷裕二教授等人组成的研究团队发表研究成果称，发现将内脏信息传递给大脑的迷走神经与前额皮质和杏仁体等脑区部位的脑电波模式连动，参与情绪的形成。研究人员在小鼠身上同时测量并分析了迷走神经生理信号、对情绪形成至关重要的大脑前额皮质和杏仁体的生理信号，结果显示，健康小鼠的脑电波模式强度与迷走神经的活动连动，而抑郁状态的小鼠则未观察到连动。研究还进一步证实了通过电刺激迷走神经可以改善抑郁状态。此项研究成果将有助于阐明精神疾病的机理和开发新的治疗方法。相关成果于1月9日已发表在国际学术期刊《Nature Communicaitons》上。
图 1. 本研究概要图（供图：东北大学）
长期以来，人们一直认为情绪是由大脑单独产生的，但近年的研究表明情绪还受到各种内脏器官状态的影响。例如，肠道环境恶化容易导致抑郁状态。将脏器的信息传达到大脑的路径是遍布全身的迷走神经。然而，迷走神经会产生何种神经活动，对大脑活动和情绪等又有何影响，目前尚不清楚。
为此，研究团队利用迷走神经构造几乎与人类相同的小鼠，通过同时测量迷走神经和与情绪相关的前额皮质和杏仁体的生理信号分析了它们之间的关联。
研究人员在小鼠颈部的迷走神经上安装留置型电极，设计出了测量安静状态下迷走神经电活动的装置。研究证实，当小鼠承受类似被其他小鼠攻击并被击败的慢性精神压力时，迷走神经的活动就会减弱。
此外，研究人员还研究了与迷走神经相互连动的脑区部位，并确定该区域为前额皮质。尽管此前的研究已经暗示了前额皮质的参与，但本研究首次明确证实了其作用。研究人员将金属电极植入前额皮质，以及与其一同被指与情绪相关的杏仁体之中，同时调查了两个区域的脑活动（脑电波）与迷走神经的活动。
结果显示，健康小鼠迷走神经活动的增减，与前额皮质和杏仁体20-30Hz频段的脑电波大小相关。
为了调查在焦虑环境下，迷走神经和脑电波等的动态变化，研究人员在高架十字迷宫实验中分别放置了正常小鼠和抑郁状态小鼠，调查了行走中迷走神经和同频段的脑电波。
结果表明，在健康小鼠身上观察到了脑电波和迷走神经的连动，而在抑郁状态小鼠的身上这种连动明显减弱。健康小鼠在开阔的场所或移动时，迷走神经活动明显变化，而在抑郁状态小鼠身上也未观察到同种变化。
根据以上结果，研究人员进一步尝试通过激活迷走神经活动，能否使抑郁状态小鼠的精神状态和脑活动等接近健康水平。
对抑郁状态小鼠的迷走神经进行了为期2周的慢性电刺激后，发现它们在高架十字迷宫中，前额皮质的脑电波模式与健康小鼠一样恢复了正常，其迷走神经与开始脑电波连动，行动也得到了正常化。通过这种电刺激获得的抑郁状态的减轻可持续数周。
佐佐木教授表示：“刺激迷走神经可能适用于那些药物治疗无效的难治性抑郁病患者。这类抑郁症患者以往通常使用经颅磁刺激治疗，但该方法是如何发挥作用的尚不明确。所以与其采用相同治疗机制的迷走神经刺激的有效性颇受期待。迷走神经刺激的方法最初是侵入性的，但现在已经出现了非侵入性方法。我们认为，通过观察本研究中通过迷走神经刺激所揭示的脑区，或许可以提供刺激迷走神经能够连动的目标部位，以及脑活动的指标线索。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Nature Communications
论文：Stress-induced vagal activity influences anxiety-relevant prefrontal and amygdala neuronal oscillations in male mice
DOI：10.1038/s41467-023-44205-y
