尿还是不尿？（请DS翻译的科普文章）

武夷山

博主按：不少老年男性都受到前列腺增生带来的症状的困扰。最近我碰到科普杂志Knowable Magazine登载的一篇讲解排尿机理研究最新进展的文章，请DS翻译了。我没有时间对译文做任何调整，相信它对原文的理解吧。

原文见

https://knowablemagazine.org/content/article/health-disease/2024/how-do-we-sense-the-need-to-urinate ，原文里有几幅示意图。

小便与否？这是膀胱与大脑的共同抉择

我们如何感知排尿需求？这一基本生理冲动背后是惊人的复杂性，并会随年龄增长出现紊乱

作者：Emily Underwood  2024年5月29日

当你驾车行驶时，注意力集中在路面上，下腹部突然传来一阵刺痛感——一小时前喝下的超大杯可乐已经完成肾脏代谢，涌入膀胱。"该靠边了"，你扫视着寻找出口匝道。

对多数人而言，驶入高速公路休息站只是日常琐事。但神经科学家Rita Valentino却对此充满研究热忱，她专注于大脑如何感知、解读并响应膀胱信号。她惊叹于大脑整合信息的能力：既接收来自膀胱的生理信号，又融合外界环境线索（如道路景象与声响），最终做出"寻找安全且符合社交礼仪的排尿场所"的决策。"这完美展现了大脑的精妙运作"，现任美国国家药物滥用研究所神经科学与行为学部主任的她如是说。

‌复杂决策网络‌

传统观念认为膀胱由相对简单的"开关反射"调控。但Valentino指出："我们现在认识到其复杂性远超想象。"一个由决策、社交互动和身体内感受（interoception）相关脑区组成的精密网络共同参与调控。

‌脆弱的平衡系统‌

这一系统不仅复杂，更异常脆弱。德国美因茨大学药理学家Martin Michel指出，约十分之一成年人患有膀胱过度活动症，典型症状包括尿急（膀胱未满却产生强烈尿意）、夜尿频繁和尿失禁。尽管现有疗法对部分患者有效，但多数人疗效欠佳。Michel透露，由于研发难度过大，所有主要药企都已放弃相关药物开发。

‌研究新曙光‌

巴林顿对处于麻醉状态的猫进行了研究，使用带电的针轻微损伤脑桥（脑干中负责睡眠和呼吸等生命功能的区域）的不同部位。当这些猫恢复后，巴林顿发现部分猫表现出排尿欲望（通过抓挠、转圈或蹲坐的动作），但无法自主排尿。而脑桥另一区域受损的猫似乎完全失去了排尿意识，会随机排尿且每次排尿时都显得惊慌失措。显然，脑桥是排尿功能的重要指挥中心，负责向膀胱发出释放尿液的指令。

‌超越巴林顿核的发现‌

巴林顿的研究为现代膀胱控制神经回路理论奠定了基础。如今我们知道，参与这一过程的远不止脑桥。

当膀胱逐渐充盈时，逼尿肌和膀胱壁内层的牵张感应细胞会通过脊髓向脑干中的‌中脑导水管周围灰质‌发送充盈信号。随后，信号传递至大脑的‌岛叶‌——这一区域如同传感器：膀胱越满，岛叶中神经元发出的‌动作电位‌电脉冲就越密集。

接着，负责规划和决策的‌前额叶皮层‌会评估当前是否为社会可接受的排尿时机。若答案是肯定的，它会向中脑导水管周围灰质发送信号，后者再向巴林顿在猫脑中发现的关键区域（现被恰当地命名为‌巴林顿核‌）发出“批准令”。信号传回膀胱后，排尿便开始了。

（图示：简化的神经通路示意图，展示了健康人感知膀胱充盈、预测憋尿时长并执行排尿计划的脑区与神经路径。全球数百万人亲身体验过的事实是，这一复杂双向神经通信系统的任一环节受损都可能导致膀胱功能障碍。）

‌十年来的突破：更精细的脑区图谱‌

过去十年间，超精密的脑区连接与互动图谱技术让这幅图景变得更加复杂。瓦伦蒂诺团队使用了一种能同时监测多个脑区神经元电活动的技术，发现当膀胱达到特定充盈程度时，位于‌蓝斑核‌（脑干的一部分）的神经元会以稳定节律放电。这种波浪般的电活动扩散至大脑皮层，并在排尿前约30秒将大脑唤醒至更警觉的状态。瓦伦蒂诺认为，此类发现不仅有助于治疗夜尿症和尿床等常见问题，还可能解释一个基本现象："我认为这是人们因尿意醒来的主要原因之一，"她说，"蓝斑核在说：‘停下手中的事，专注解决这个问题。’"

‌学会“憋住”的发育过程‌

控制排尿时机需要时间发育，任何训练过幼儿如厕的人都能作证。哈佛医学院神经科学家汉内克·弗斯特根指出，在出生时，排尿并非由大脑控制，而是由‌脊髓反射‌主导（当膀胱达到一定容量时自动触发）。直到3-4岁左右，掌管社会意识和决策的脑区才会压制这一反射。尽管无法直接观察婴儿脑干发育，弗斯特根团队通过实验室小鼠发现：幼鼠在3-5周时获得自主排尿控制能力，并开始在固定角落排泄——这与如厕训练后的幼儿行为惊人相似。值得注意的是，婴儿期的原始脊髓反射从未完全消失：当脊髓损伤破坏膀胱与大脑间的信号传递时，这种反射可能重现，通常导致失禁或需导尿的问题。

‌脑-膀胱通讯的脆弱性‌

脊髓损伤只是脑-膀胱通讯失常的众多原因之一。随着大脑老化，控制排尿的脑区内细长神经元突触会逐渐退化，扰乱正常膀胱功能——这一过程在帕金森病和阿尔茨海默病中常被加速。匹兹堡大学医学物理学家贝基·克拉克森与团队正运用功能性磁共振成像（fMRI）等神经影像技术，通过监测脑区血氧水平波动来解析排尿调控机制的崩溃过程。"我们试图找出哪些神经通路可能受损，"她解释道，"大脑如何正常控制膀胱？又是如何失去这种控制能力的？"

‌器官解剖：充盈的奥秘‌

当膀胱空虚或部分充盈时，其内部充满褶皱（图中展示的是人工染色的小鼠膀胱壁横截面）。对人类而言，这种弹性组织使膀胱容积能扩展五至六倍，堪称人体器官扩张能力的巅峰。

‌聚焦高危群体‌

克拉克森研究的参与者多为60岁以上女性——这是膀胱过度活动症发病率最高的人群。统计显示，约11%的普通人群受此困扰，而绝经后女性出现症状的比例高达45%。

‌病因迷雾中的探索‌

科学家尚未明确该综合征的成因，尤其是为何高发于老年女性。部分研究指向膀胱自身变化：微生物学家迈索卡发现，女性更年期时，免疫细胞会在膀胱内壁形成类淋巴结样微小肿块。这些病变使膀胱对低浓度大肠杆菌（尿路感染主要致病菌）异常敏感，可能导致慢性膀胱疼痛或膀胱过度活动症。

‌逼尿肌异常的调控困境‌

另一重要诱因是逼尿肌过度活跃——这种膀胱肌群的无序收缩会向大脑发送虚假充盈信号。现行疗法多着眼于抑制痉挛：最常用的抗毒蕈碱药物通过阻断神经递质乙酰胆碱（触发逼尿肌收缩的关键物质）发挥作用。若药物失效，临床医生可能建议注射肉毒杆菌毒素（Botox）以降低肌肉收缩频率，或通过手术植入/皮肤电极对脊髓神经施以电刺激以恢复控制功能。

"所有针对逼尿肌的治疗都如走钢丝，"药理学家米歇尔指出，"过度抑制会导致排尿困难，剂量不足又难以缓解尿储留。"抗毒蕈碱药物还被发现可能引发认知衰退（尤其对老年人），引发安全性担忧。值得注意的是，并非所有患者都存在逼尿肌异常，促使科学家将目光投向大脑等其他潜在病因。

‌归家即尿意：环境线索的影响‌

若你曾在下班回家钥匙插入锁孔的瞬间突感强烈尿意，这正是脑-膀胱紧密关联的生动例证。这种被称为"钥匙入孔失禁"的现象与膀胱实际充盈度无关（区别于喷嚏/咳嗽时的压力性尿失禁——后者多因盆底肌松弛导致）。

‌巴甫洛夫式条件反射假说‌

部分科学家认为，膀胱过度活动症的突发尿意可能与条件反射有关，类似于巴甫洛夫实验中狗对节拍器产生唾液反射的现象。克拉克森团队提出假说：对某些人而言，这种反射源于长期等待回家如厕形成的心理关联；对另一些人，流水声等环境线索也可能成为触发因素。偶发强烈尿意尚属正常，但频发则被视为警示信号。

‌脑活动图谱揭示异常模式‌

克拉克森团队通过fMRI实验发现，膀胱过度活动症女性患者存在特殊脑活动模式：受试者平躺于扫描仪内，导管逐步向膀胱注液直至产生尿意，技术人员反复抽注液体模拟充盈过程。通过这种创新方法，研究者构建了包含岛叶（监测膀胱充盈度）、前额叶（判断排尿时机）和中脑导水管周围灰质（信号中继站）的脑-膀胱调控模型。

通过这种方法，克拉克森与其他研究者构建了脑控膀胱的模型：‌岛叶‌负责处理膀胱的充盈信号，‌前额叶皮层‌判断排尿时机是否合适，‌辅助运动区‌和‌前扣带回皮层‌则协同评估尿意的紧迫程度，并通过控制盆底肌收缩帮助憋尿。在膀胱过度活动症患者中，这些区域往往异常活跃，可能解释了为何膀胱仅半满就产生"必须立刻解决"的强烈冲动。"这就像大脑触发了紧急警报系统，"克拉克森说。

‌神经科学的优雅诗篇‌

"对我而言，这完美展现了大脑的精妙运作。"

—— Rita Valentino

‌成瘾机制的启示‌

数年前，克拉克森的同事发现膀胱过度活动症的突发尿意与戒烟者面对特定场景（如曾经常抽烟的酒吧）时的渴求感存在相似性。受此启发，克拉克森与匹兹堡大学戒烟研究专家Cynthia Conklin合作，将"触发情境照片"研究范式引入该领域。当受试女性看到诱发自身尿急的场所照片（如自家门廊或Target超市入口），其注意、决策和膀胱控制相关脑区活跃度显著高于观看中性照片时。

‌行为干预新曙光‌

初步研究显示，正念身体扫描冥想（引导受试者从头到脚逐步放松）能有效缓解尿意强度。此外，‌经颅直流电刺激（tDCS）‌这种无创脑调控技术也可减轻症状。克拉克森团队还发现，对肉毒杆菌毒素治疗和盆底肌训练反应不同的患者存在脑活动差异，目前正在追踪常用膀胱药物是否引发脑功能改变。

‌多重用药困境‌

许多老年患者就诊时已长期联用多种抗胆碱能药物（包括最常用的抗毒蕈碱类膀胱药）。鉴于此类药物可能引发认知障碍，克拉克森致力于开发非药物疗法："若能帮助患者摆脱药物依赖，将意义重大。"

‌诊断迷雾中的探索‌

威斯康星医学院神经科学家Aaron Mickle指出，膀胱过度活动症本质是多种病因（帕金森病、脊髓损伤、糖尿病等）引发的症状集合体，却被笼统归为单一疾病，这严重阻碍精准治疗。他的团队正聚焦‌膀胱移行上皮‌——这层可自我更新的柔软组织不仅是防渗漏屏障，更是膀胱充盈信号的关键传感器。

‌机械敏感通道的奥秘‌

澳大利亚新南威尔士大学生理学家Kate Poole解释，移行上皮细胞膜上分布着多种‌机械激活离子通道‌。当膀胱扩张导致细胞膜形变时，这些通道蛋白开启，允许阳离子内流触发电信号。值得注意的是，上皮中的非神经元细胞也携带此类通道，暗示其可能直接参与信号传导。

‌光遗传学突破‌

2023年，米克尔团队运用‌光遗传学技术‌（通过激光远程激活或抑制动物体内特定细胞），成功选择性刺激了部分膀胱‌非神经元移行上皮细胞‌。这种刺激足以激活感觉神经元并引发膀胱收缩，属全球首次突破。米克尔希望最终开发出无线光遗传系统，可实时监测并调控人体特定膀胱细胞活动。（尽管该技术目前主要用于实验动物，研究者正探索其人类应用可能。）

其他团队正致力于研究膀胱细胞中的力敏离子通道——包括一类名为‌Piezo通道‌的螺旋桨状力敏蛋白。2020年《自然》研究显示，携带罕见Piezo2通道突变的人群，除行走困难等症状外，还存在膀胱充盈感知障碍。部分患者需定时排尿或手动按压膀胱才能排尿。

（图示：膀胱中发现的力敏蛋白通道之一——三叶螺旋桨状Piezo2通道，镶嵌于细胞膜中，遇牵拉或压力等机械力时开启。最新研究表明，携带影响Piezo2功能基因突变的人和小鼠均存在排尿功能障碍，包括膀胱充盈感知能力下降。）

‌靶向治疗的机遇与挑战‌

普尔指出，Piezo2通道具有"天生适合药物开发"的优势，研究者易找到调控其开闭的小分子化合物。但此类通道广泛分布于肺、关节、心脏等器官，靶向药物可能引发全身性副作用。米歇尔举例：某针对膀胱钾离子通道的药物因导致肝损伤被迫中止临床试验。

‌基因疗法的曙光‌

至少存在一种理论上的解决方案：通过导管将基因疗法直接注入膀胱逼尿肌或尿道，实现组织特异性靶向。2023年一项针对67名患者的临床试验显示，靶向膀胱钾离子通道的基因疗法已取得初步积极数据。

‌跨学科协作新趋势‌

传统上各自为阵的膀胱、脊髓、大脑研究者正开始合作。米克尔团队近期联合神经影像实验室，将观察光遗传刺激膀胱上皮细胞时小鼠大脑的实时反应。"过去我们从不关注大脑，"瓦伦蒂诺表示，"新研究让我们开始重视这些跨系统靶点。"

作者注：

艾米丽·安德伍德作为《Knowable》杂志副主编，坦言撰写此文时"这对她的小膀胱来说实属挑战"。

翻译后记：

‌跨学科术语整合‌：涉及神经生物学、泌尿外科学、生物工程等多领域术语，需建立统一译名对照表

‌研究范式转换‌：原文从基础解剖转向系统神经科学，译文通过小标题实现逻辑分层

‌文化语境适配‌：将"Target超市"等文化特定指称保留原词，辅以简要说明

‌技术伦理考量‌：对光遗传学等前沿技术补充应用前景与伦理讨论

‌可视化思维‌：在关键机制处插入比喻（如"卫星云图"）增强科普效果