孩子侧面偶尔出气会疼是什么原因()

本文来源于 “复旦大学脑科学转化研究院 ”，已授权转载

# 脑海Yeah 第 40 期 #

文 | 李澄宇

小蓝和小粉出去散步，二人贴得很近，小蓝踩到了小粉的脚却不自知，见小粉呼吸急促，小蓝问道。

小粉你呼吸这么急促，不会是喜欢我吧？

哪有！我的气息有什么变化吗？还有，你踩到我的脚了！（｀へ´）

小蓝并不知道他踩到了小粉的脚，只注意到了小粉的气息变化；而小粉听到小蓝的描述，先迟疑了一下，说明她并没有意识到自己的气息发生了变化，只感到脚被踩的痛。

经验告诉我们，当我们预感到疼痛来临，或者正在经历急剧的、不可控的疼痛的时候，呼吸会变得又快又深；而当我们的情绪陷入极端状态，如焦虑、恐慌的时候，呼吸会变得又快又浅。

“想念是会呼吸的痛/它活在我身上每个角落”，如果“会呼吸的痛”不是用来形容“想念”的，那它究竟活在身上哪个角落呢？为什么人的呼吸会在疼痛和极端的情绪状态下变得不由自主呢？

来自Salk生物研究所的Sung Han团队在Neuron期刊上发表的文章“Divergent brainstem opioidergic pathways that coordinate breathing with pain and emotions”，研究了这个问题。

他们的研究基于吗啡（一类阿片肽）的使用会引起镇痛和呼吸抑制这一临床表现。因此，他们想到了外侧臂旁核（lateral PB）上。外侧臂旁核中存在表达MOR（一类阿片肽受体）的神经元，且外侧臂旁核被认为是处理痛觉信号的中转站。另一方面，外侧臂旁核所在的脑桥，存在调控呼吸节律的神经元（图1）。

图1

最终他们发现，外侧臂旁核中表达MOR的神经元在形态上分化成了“核”和“壳”两类亚群。其中“核”神经元和中央杏仁核形成互相投射，影响小鼠的疼痛情感评级和负面情绪，“壳”神经元和产生呼吸节律的区域形成互相投射，影响小鼠的呼吸频率。“核”与“壳”神经元之间也存在兴奋性投射，两类亚群协调着上下游，最终揭示了为什么在经历疼痛和情绪刺激的时候我们的呼吸会加快。

具体的研究方法如下

首先，他们采用纤维光度量、鼻腔热传感器、情绪测试等一系列方法，配合统计分析验证了PBL处表达MOR的神经元（PBLOprm1）的活性与呼吸频率、疼痛和情感状态介导的呼吸频率有关联（图2）。

图2

接着，他们借助化学遗传和光遗传的手段，调控PBLOprm1的活性，发现呼吸频率会因此改变（图3）。

图4 营养感应性DCN神经元的分子和拓扑结构

此外，小鼠的情绪状态也会受到PBLOprm1活性的影响。具体而言，抑制PBLOprm1神经元，会引起抵消部分疼痛引起的过度通气症状、缓解情感疼痛、抑制焦虑行为和厌恶行为的发生。此外，他们还发现，抑制PBLOprm1会影响小鼠的疼痛感受，但不影响小鼠的疼痛敏感度（图4）。

图4

究竟是整群PBLOprm1神经元共同参与呼吸、疼痛和情绪调节的，还是他们内部存在分化，分别参与调节的？带着这个问题，他们利用重组病毒进行荧光示踪，揭示出了PBLOprm1神经元的投射差异，发现PBLOprm1分成了投射到上游CeA的“核”亚群和投射到下游的preBötC“壳”亚群（图5）。

图5

形态学上的差异提示他们这两类亚群可能发挥着不同的功能。于是他们分别激活或抑制“核”和“壳”神经元的活性，发现这两类亚群都参与了呼吸频率的调节，但只有“核”的抑制减少了疼痛导致的情感疼痛行为和焦虑行为。后续的体外电生理实验结果又显示两类亚群互相之间存在兴奋性投射（图6）。

图6

总而言之，这篇文章用极其清晰的逻辑和真实的数据，以PBLOprm1为研究中心，探究了这群神经元同呼吸、疼痛诱导的呼吸与负面情绪之间的相关性和因果性，并分类了PBLOprm1，解析出了相对应的具体环路的作用。

图7

但目前为止，PBLOprm1到CeA和preBötC的两类亚群只能在形态和功能上进行分类，之间的分子机制差异还未研究清楚。如果两类亚群存在分子表达差异，我们或许就能够开发出特异的药物，影响患者的疼痛感受或者呼吸速率。如上述提到的吗啡的使用会引起镇痛和呼吸抑制。如果能够特异地激活PBLOprm1到preBötC的环路，即影响“壳”神经元，就能达到维持呼吸节律水平，但镇痛效果不变的目的。此外，孕妇在分娩时，分娩的疼痛既会促进子宫的收缩，但也会引起孕妇呼吸失去节奏，过度通气喘不上气。如果能够特异地抑制PBLOprm1到preBötC的环路，就能保证孕妇在分娩过程中呼吸顺畅。

（End）

论文原文

Shijia Liu, Mao Ye, Gerald M Pao, Samuel M Song, Jinho Jhang, Haibei Jiang, Jong-Hyun Kim, Sukjae J Kang, Dong-Il Kim, Sung Han. Divergent brainstem opioidergic pathways that coordinate breathing with pain and emotions. Neuron. 2021 Dec 15;S0896-6273(21)00990-9.

doi: 10.1016/j.neuron.2021.11.029.

作者：李澄宇

校对：闫泓泽 莫国康