心脏和心情的相互作用！

你有没有过如此焦虑，以至于你能感觉到你的心在胸腔里跳动？这种心动过速是焦虑的主要症状之一，并且可能非常强烈，以至于经历它的人有时会将其误认为是心脏病发作。实验研究揭示了许多将信号从大脑传递到心脏的途径。但在临床精神病学和基础神经科学中，相反的情况——心率对情绪的影响——近一个世纪以来一直是一个有争议的问题。

曾经这样的报道，相对怯懦的患者可能会因为移植了一个情绪暴躁的人的心脏而变得容易躁动，看起来心脏会对人的情绪产生很大影响，但这种影响的客观证据并没有。人们早就接受身体和情绪的关系非常密切，但是直接用实验的方法证明心率可以影响情绪的研究，仍然值得关注。

Cardiogenic control of affective behavioural state | Nature

恐惧和焦虑等情绪会使心跳加快。现在一项针对小鼠的研究发现，反之亦然——人为地增加心率会提高焦虑水平。

情绪和身体感觉之间的联系对每个人都很熟悉：当你听到一个怪异的声音时，你的手臂背上的毛发会竖起来，或者当你收到坏消息时，你的肠道会下沉。但是，情绪是否驱动身体机能或反之亦然的问题长期以来一直困扰着研究人员，因为很难独立控制任何一个因素。

“这是一个先有鸡还是先有蛋的问题，一个世纪以来一直是争论的主题，”加州斯坦福大学的神经科学家卡尔·戴塞罗斯（Karl Deisseroth）说。他在医学院时了解到这个难题——心理学家威廉·詹姆斯（William James）在1880年代首次提出——并说这个问题从那以后一直困扰着他。

内感受是大脑对体内内部信号的持续感知，包括来自呼吸、胃肠道和心脏系统的信号.在患有焦虑症的人中，对这些内部信号（尤其是心率）的敏感性会改变.动物研究强调了心脏变化与情绪状态之间的联系，但心率加快是否直接导致焦虑仍不清楚。

到目前为止，只有非特异性电击，迷走神经刺激和药理学方法 - 所有这些都涉及主要副作用 - 已被用于增加或降低心率并评估其对情绪的影响。研究人员缺乏具有必要时间和空间分辨率的工具，无法充分研究心率对焦虑的影响。

Hsueh及其同事的第一个突破是开发了这种工具：无创光学起搏器。它基于携带编码光敏蛋白视蛋白ChRmine的基因的病毒载体系统性地递送到小鼠中。当用红光照射时，带正电荷的离子流过这种蛋白质，使表达它的细胞去极化。在作者的实验中，靶向细胞是心肌细胞，其去极化触发肌肉收缩。

通过将红色微发光二极管（micro-LED）以定义的频率闪烁到小鼠穿的背心上，作者可以应用他们的“光遗传学”策略来控制心率（图1）。ChRmine以前已被用于精确控制大脑深部区域的特定神经回路，而无需颅内手术7.Hsueh及其同事通过使用它来控制整个器官的活动（起搏）并确定心对大脑对焦虑的任何影响，从而扩展了这种分子工具的应用。

为了直接测试这种现象，Deisseroth和他的同事转向光遗传学，这是一种使用光来控制细胞活性的方法。该团队对小鼠进行生物工程改造，使啮齿动物心脏中的肌肉细胞对光敏感。作者还为发出红光的动物设计了小背心，这些背心可以通过啮齿动物的身体一直到达它们的心脏。当老鼠的背心发出光脉冲时，动物的工程心肌就会被激发，导致心脏跳动。

研究小组训练动物，如果他们按下杠杆以获得水奖励，就会受到电击。利用光遗传学系统，研究小组将动物的心率从正常的每分钟660次提高到900次。当它们的心跳开始加速时，老鼠变得不太愿意按下杠杆或探索空旷的区域，这表明它们更加焦虑。但对于其他情况下的动物来说，外部增加的心率没有影响，这表明大脑和心脏共同产生焦虑。

当研究人员测量动物的大脑活动时，他们发现岛叶 - 与情绪和身体信号处理相关的区域 - 如果动物表现焦虑，当心率增加时变得更加活跃。研究人员说，这表明岛叶负责将来自心脏的信号与来自环境的威胁整合在一起，然后将信息传递给涉及更高认知的区域。

这项工作“在方法论方面取得了重大进展”，英国苏塞克斯郡布莱顿和苏塞克斯医学院的精神病学家雨果·克里奇利说。他说，这种心脑回路的进化有可能帮助动物更快地处理危险信号：当动物看到潜在的威胁时，甚至在大脑能够完全处理情况意味着什么之前，心率就会上升，基本上告诉大脑它应该担心。

这一发现可能对慢性焦虑症的治疗产生影响，俄克拉荷马州塔尔萨劳瑞德脑研究所的精神病学家Sahib Khalsa说，他研究器官系统与人类焦虑之间的联系。例如，人们早就知道故意放慢呼吸有助于减少焦虑。“有很多人使用这些策略，并且感觉[它们]有好处，但究竟是什么在减少焦虑还没有很好地确定，”他说。他补充说，目前还不清楚急性恐惧 - 例如对足部休克的恐惧 - 是否涉及与慢性焦虑相同的身体 - 大脑回路，在人类中，慢性焦虑似乎比急性恐惧涉及更多的大脑部分。

“我非常喜欢这篇论文，”伦敦大学学院的神经科学家莎拉·加芬克尔（Sarah Garfinkel）说。她说，专注于大脑回路的心理健康研究还没有完全回答关于精神障碍如何产生的问题，但研究其他器官系统可能会提供更完整的画面。“如果你想理解恐惧，你不能只看大脑，”她说。

加芬克尔自己的研究已经表明，人们可以了解到，在“危险房间”中，闪光可以预测痛苦的电击，但在“安全”的房间中则不能。但是患有创伤后应激障碍的人很难校准他们对房间构成的威胁的恐惧

Deisseroth说，他想用光遗传学来观察大脑和行为如何受到其他器官系统刺激的影响，包括肠道，当动物面临威胁时竖起毛发的皮肤细胞，甚至参与形成表情的面部肌肉，也可能在引导情绪中发挥作用。