鹽的攝入量影響大腦的血液流動？科學家首次揭示神經活動與大腦深層區域血流量的關係

鹽作爲人們日常每天“必吃”的食物，給食物增加味道的同時，過量地攝入鹽可能會給人們帶來健康的隱患。比如心臟病、中風等，每年約有 300 萬人因這兩種疾病導致死亡。

根據世界衛生組織（WHO）建議，成人每天對鹽的攝入鹽量不超過 5 克。然而，由於鹽的攝入量無法精準地評估，人們存在不同程度的鹽“超標”攝入現象。近日，有科研團隊發現，鹽的攝入可能會影響大腦的血液流動。

佐治亞州立大學團隊對下丘腦的血流量如何隨着鹽的攝入而變化展開了相關研究，該研究首次發現了有關神經元活動與大腦深處血流之間的關聯，以及鹽攝入量對於大腦活動的影響。

11 月 2 日，相關論文以《在系統性穩態挑戰期間，反向神經血管耦合有助於加壓素神經元的正反饋激發》（Inverse neurovascular coupling contributes to positive feedback excitation of vasopressin neurons during a systemic homeostatic challenge）爲題發表在 Cell Reports 上。

令人驚訝的發現：反向神經血管耦合

通常情況下，一旦神經元被激活，通過大腦的小動脈血管擴張，會在短時間內使該區域的血流量上升，這個過程就是“神經血管耦合”或被稱爲“功能性充血”。

那麼，專家是如何診斷腦疾病的呢？他們在血流較弱的大腦區域，利用功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）與前文提到的“神經血管耦合”來判斷腦疾病的情況。

但是，以往的神經血管耦合研究主要聚焦

在大腦的表層區域（如大腦皮層），其主要方向聚焦在血流怎樣隨來自環境的感官刺激（如視覺或聽覺刺激）而產生的變化及規律。一直以來，大腦更深層的區域中，血流是否對來自身體產生的刺激（稱爲“內感受信號”）相協調？可參考的結論並不多。

該論文通訊作者哈維爾·斯特恩（Javier Stern）是佐治亞州立大學神經科學教授兼神經疾病和心臟代謝疾病中心主任，爲了研究大腦深部區域的上述問題的關係，在斯特恩教授的帶領下，該團隊開發了一種新方法。

這種方法使用最先進的神經影像學，然後結合相關手術技術和狀態。該團隊的研究重點在涉及飲水、飲食、體溫調節和繁殖等關鍵身體功能大腦是深層區域——下丘腦。

那麼，他們是如何想到通過研究鹽的攝入量來觀察與大腦血流量的關係？

對此，斯特恩給出了答案：“我們之所以選擇鹽作爲研究要素之一，是因爲人的身體需要非常精確地控制鈉含量。人體甚至有特定的細胞可以檢測血液中的鹽含量。當人們攝入含鹽食物時，大腦會感覺到它，並激活系列代償機制以降低鈉含量。”

身體激活神經元，打開加壓素的“開關”，以促進這種“代償機制”。加壓素是抗利尿激素之一，在鹽濃度的均衡調節上發揮着重要作用。

此前，科學家們得出的結論是：在大腦皮層，神經元活動會隨着血流量的上升而增加，也就是說二者存在正相關的關係。而該團隊通過實驗發現，隨着一旦神經元在下丘腦中被激活，血流量會隨之減少。這個結果讓他們倍感意外，研究人員把這種現象叫做“反向神經血管耦合”，也就是說，隨着神經元活動的增加會導致缺氧的血流減少。

“這一發現讓我們大吃一驚，因爲研究中我們觀察到了血管收縮，這與大多數研究描述的大腦皮層對感覺刺激的反應相反。人體在患阿爾茨海默病、中風或缺血後，通常可在大腦皮層觀察到血流的減少。”斯特恩說。

他們還觀察到，在大腦皮層和下丘腦區域的其他不同現象：在大腦皮層中，血管對刺激的反應有限，這使其擴張在短時間內快速發生；而在下丘腦，血管對刺激的反應是瀰漫性的，從擴張速度來看，是長時間、緩慢發生的。

斯特恩表示，“當我們吃很多鹽時，我們的鈉含量會在很長一段時間內保持升高。我們相信缺氧是一種機制，可以增強神經元對持續鹽刺激的反應能力，使它們能夠長時間保持活躍。”

或可進一步研究抑鬱症、肥胖症及神經退性疾病

斯特恩的研究重點之一是闡明關鍵神經元網絡內的結構和功能重構如何在高血壓、心力衰竭、糖尿病和肥胖症的病理生理機制發揮作用。

通常，高血壓被認爲有 50%- 60% 的因素是攝入過量的鹽而導致的，也就是說高血壓與鹽攝入量有密切的關係。這些新發現給他帶來了啓發，進而提出了進一步研究的主題——高血壓與這種機制是否相關？

因此，該團隊希望未來可以在動物模型中確認“反向神經血管耦合機制”是否對高血壓的病理學有所幫助。他們還計劃，通過這種方法來研究其他腦疾病，例如抑鬱症、肥胖症和神經退行性疾病等。

“如果人體長期攝入大量鹽，刺激加壓素釋放的神經元會過度活躍。這種機制就會導致大腦過度缺氧，甚至造成組織損傷。如果我們能更好地理解這一過程，就能設計出新靶點來阻止這種現象發生，並可能改善鹽依賴性高血壓患者的預後。”斯特恩說。

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參考：1.Ranjan K. Roy et al. Cell Reports, 37 (5): 109925(2021). DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109925https://www.sciencedaily.com/releases/2021/11/211111154256.htm