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揭示大脑呼吸的秘密

“呼吸变得非常困难……但我必须记住保持冷静。”

你可能会想,这听起来像是越来越普遍的北欧黑色戏剧占据我们电视屏幕的不幸受害者——所以你可能会惊讶地发现,这是牛津大学最近一项研究中的一个受试者的经历!牛津大脑功能磁共振成像中心(位于纳菲尔德临床神经科学系)的奥利维亚·福尔(Olivia Faull)和同事设计了一项实验来观察当我们可能会呼吸困难时大脑中发生了什么。这些结果具有惊人的影响,将帮助我们更好地了解哮喘和其他慢性呼吸系统疾病,并最终可能带来新的治疗方法。

由于病假,哮喘每年给 NHS 造成 10 亿英镑的损失,而经济又损失 20 亿英镑(英国哮喘协会)。长期以来,人们一直怀疑某些哮喘病例可能会因压力和担忧而恶化。有时,呼吸困难与肺部实际发生的生理情况不成比例。对于某些人来说,焦虑或担忧甚至会导致哮喘发作。牛津大学的研究人员对这种反应发生时大脑中发生的情况产生了兴趣。

一段时间以来,科学家们已经知道,大脑中称为导水管周围灰质(简称 PAG)的一小部分在我们如何感知威胁方面发挥着重要作用。动物研究表明,脑干中的这组细胞是自动过程(例如呼吸和心跳)与意识之间的接口。PAG 是一组直径小于 5 毫米的细胞(“灰质”)。从历史上看,对人类进行研究非常困难,因为它太小并且埋藏得太深。但牛津大学团队利用最先进的超高分辨率磁共振成像(MRI)成功分离出了 PAG 。

Olivia 和同事使用超高场 7 特斯拉 MRI 扫描仪对一组健康志愿者进行了扫描。志愿者佩戴类似于通气管的呼吸系统,当受试者吸气时(就像通过一根非常窄的吸管呼吸),可以改变该呼吸系统以产生阻力。在扫描过程中,受试者看着一个在不同时间显示三个不同符号的屏幕。最终,受试者了解了这些符号的含义——例如三角形意味着不会发生任何事情,他们可以正常呼吸,而星星意味着他们的空气肯定会受到限制,他们会呼吸困难。

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