日本東北大學研究生院藥學研究科的佐佐木拓哉教授和東京大學研究生院藥學研究科的池谷裕二教授等人組成的研究團隊發表研究成果稱，發現將内髒資訊傳遞給大腦的迷走神經與前額葉皮質和杏仁體等腦區部位的腦電波模式連動，參與情緒的形成。研究人員在小鼠身上同時測量並分析了迷走神經生理訊號、對情緒形成至關重要的大腦前額葉皮質和杏仁體的生理訊號，結果顯示，健康小鼠的腦電波模式強度與迷走神經的活動連動，而抑鬱狀態的小鼠則未觀察到連動。研究還進一步證實了透過電刺激迷走神經可以改善抑鬱狀態。此項研究成果將有助於闡明精神病疾患的機制和開發新的冶癒方法。相關成果於1月9日已發表在國際學術期刊《Nature Communicaitons》上。
圖 1. 本研究概要圖（供圖：東北大學）
長期以來，人們一直認爲情緒是由大腦單獨產生的，但近年的研究表明情緒還受到各種内髒器官狀態的影響。例如，腸道環境惡化容易導致抑鬱狀態。將臟器的資訊傳達到大腦的路徑是遍佈全身的迷走神經。然而，迷走神經會產生何種神經活動，對大腦活動和情緒等又有何影響，目前尚不清楚。
爲此，研究團隊利用迷走神經構造幾乎與人類相同的小鼠，透過同時測量迷走神經和與情緒相關的前額葉皮質和杏仁體的生理訊號分析了它們之間的關聯。
研究人員在小鼠頸部的迷走神經上安裝留置型電極，設計出了測量安靜狀態下迷走神經電活動的裝置。研究證實，當小鼠承受類似被其他小鼠攻擊並被擊敗的慢性精神壓力時，迷走神經的活動就會減弱。
此外，研究人員還研究了與迷走神經相互連動的腦區部位，並確定該區域爲前額葉皮質。儘管此前的研究已經暗示了前額葉皮質的參與，但本研究首次明確證實了其作用。研究人員將金屬電極植入前額葉皮質，以及與其一同被指與情緒相關的杏仁體之中，同時調查了兩個區域的腦活動（腦電波）與迷走神經的活動。
結果顯示，健康小鼠迷走神經活動的增減，與前額葉皮質和杏仁體20-30Hz頻帶的腦電波大小相關。
爲了調查在焦慮環境下，迷走神經和腦電波等的動態變化，研究人員在高架十字迷宮實驗中分別放置了正常小鼠和抑鬱狀態小鼠，調查了行走中迷走神經和同頻帶的腦電波。
結果表明，在健康小鼠身上觀察到了腦電波和迷走神經的連動，而在抑鬱狀態小鼠的身上這種連動明顯減弱。健康小鼠在開闊的場所或行程時，迷走神經活動明顯變化，而在抑鬱狀態小鼠身上也未觀察到同種變化。
根據以上結果，研究人員進一步嘗試透過激活迷走神經活動，能否使抑鬱狀態小鼠的精神狀態和腦活動等接近健康水平。
對抑鬱狀態小鼠的迷走神經進行了爲期2周的慢性電刺激後，發現它們在高架十字迷宮中，前額葉皮質的腦電波模式與健康小鼠一樣恢復了正常，其迷走神經與開始腦電波連動，行動也得到了正常化。透過這種電刺激獲得的抑鬱狀態的減輕可持續數週。
佐佐木教授表示：「刺激迷走神經可能適用於那些藥物冶癒無效的難治性抑鬱病患者。這類抑鬱患者以往通常使用經顱磁刺激冶癒，但該方法是如何發揮作用的尚不明確。所以與其採用相同冶癒機制的迷走神經刺激的有效性頗受期待。迷走神經刺激的方法最初是侵入性的，但現在已經出現了非侵入性方法。我們認爲，透過觀察本研究中透過迷走神經刺激所揭示的腦區，或許可以提供刺激迷走神經能夠連動的目標部位，以及腦活動的指標線索。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：Nature Communications
論文：Stress-induced vagal activity influences anxiety-relevant prefrontal and amygdala neuronal oscillations in male mice
DOI：10.1038/s41467-023-44205-y
