近日，首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院與北京師范大學系統(tǒng)科學學院聯(lián)合在國際心血管領域經(jīng)典期刊Cardiovascular Research在線發(fā)表題為“Mapping human brain topography to heart rhythms: an SEEG study”的原創(chuàng)研究論文。該研究應用立體定向電極，在國際上首次構(gòu)建了心臟搏動節(jié)律在大腦皮層及皮層下結(jié)構(gòu)的時空動態(tài)激活圖譜，并確立了其大腦拓撲空間特征與神經(jīng)遞質(zhì)受體分布之間的關聯(lián)，為理解大腦對心臟信號的處理機制提供了重要理論框架，并有望為一系列由于腦心軸異常導致的臨床腦心疾病的治療提供新思路。該研究由首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院趙國光教授、任連坤教授和北京師范大學系統(tǒng)科學學院斯白露教授擔任通訊作者，宣武醫(yī)院王小鵬在職博士生、楊浩勛碩士生和程岳陽博士生為共同第一作者。

長期以來，心與腦的聯(lián)系便是哲學與醫(yī)學關注的核心問題之一。隨著神經(jīng)科學和生理學的不斷發(fā)展，這一古老命題正被賦予現(xiàn)代意義。早在近2個世紀前，法國生理學家Claude Bernard 就提出了“腦—心軸”這一概念，此后，大量臨床觀察與實驗數(shù)據(jù)證實了心腦交互的存在，具體而言，心臟通過由心向腦的信息流，深刻影響大腦的多層次加工過程。反之，大腦也能以自上而下的方式調(diào)控心臟功能。心腦軸的功能障礙與一系列心臟疾病和腦疾病相關。迄今為止，心腦交互是目前研究的熱點和重點之一，但是對于腦心交互的電生理機制的理解仍亟待深入。

該研究在部分藥物難治性癲癇患者置入立體定向電極進行精準定位癲癇灶的術(shù)前評估中，同步記錄心電圖和立體定向腦電圖（SEEG）。在54例受試者安靜狀態(tài)下，通過納入共1736個位于大腦不同皮質(zhì)和皮質(zhì)下核團的觸點，測量了心臟搏動節(jié)律的腦電信號反應，即心跳誘發(fā)電位（HEPs）。研究借助顱內(nèi)記錄的高空間和時間分辨率的特性，首次繪制了人類對心臟節(jié)律做出響應的全腦圖譜及其時序激活模式，同時應用分析復雜系統(tǒng)的本征微狀態(tài)（EMs），區(qū)分了心臟節(jié)律信號處理的時間動態(tài)演化過程中大腦激活模式的早期成分和晚期成分，即動態(tài)的時空特征，為揭示不同時間窗口內(nèi)心臟內(nèi)感知加工處理機制提供了實驗依據(jù)。進一步，通過多尺度神經(jīng)遞質(zhì)受體特征分析，回答了大腦的心臟節(jié)律激活空間模式的分子學機制，揭示了大腦的心臟節(jié)律激活拓撲圖的分子特征。最后，應用直接皮質(zhì)電刺激誘發(fā)的心臟節(jié)律改變的方法，觀察了心腦之間的交互對話。

研究團隊創(chuàng)新性地利用顱內(nèi)電生理SEEG技術(shù)研究腦—心軸，實現(xiàn)了心臟搏動大腦激活模式的高分辨率時空解析。本研究有多個關鍵發(fā)現(xiàn)：1.目前觀點認為，島葉、杏仁核和前扣帶回是調(diào)節(jié)心臟活動的大腦中樞，而研究發(fā)現(xiàn)，心臟搏動特異性激活不僅局限于雙側(cè)島葉、杏仁核和前扣帶回等經(jīng)典區(qū)域，還顯著激活額葉背外側(cè)皮層、緣上回及顳上回，提示心臟活動受到更高級的新皮質(zhì)水平調(diào)節(jié)，突破了傳統(tǒng)理論對腦心聯(lián)系空間區(qū)域的認識局限性；2.本研究首次揭示在大腦皮質(zhì)水平，腦心拓撲結(jié)構(gòu)的核心神經(jīng)遞質(zhì)是五羥色胺5HT2a。鑒于目前已知5HT2a參與調(diào)控情緒等生理功能，提示腦心網(wǎng)絡在高級皮質(zhì)與情緒具有復雜的關系；3.研究初步通過顱內(nèi)電生理手段證實了自下而上（bottom-to-up）和自上而下（top-to-down）的心腦交互現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)大腦對心臟節(jié)律的主動調(diào)控作用，為心腦互作機制提供了直接神經(jīng)生理證據(jù)。本研究推動了目前對復雜心腦聯(lián)系機制的深入理解，為進一步開展有關神經(jīng)傳遞及心腦交互調(diào)控的深入探索奠定了基礎，并有望為臨床一系列腦心疾病的治療，包括通過迷走神經(jīng)刺激調(diào)控治療癲癇提供新的思路。

研究獲得了北京市醫(yī)院管理局臨床醫(yī)學發(fā)展專項資助項目、國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金等項目資助。