研究人员精确定位了大脑中叹息反射的起源

“你必须记住:一个吻只是一个吻，一个叹息只是一个叹息。”

与《卡萨布兰卡》(Casablanca)中钢琴歌手不朽的歌词相反，叹息远不止叹息。无意识的叹息是一种维持生命的反射，有助于保存肺功能．

现在，加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学的研究人员进行的一项新研究已经确定了两个微小的集群神经元在大脑负责将正常呼吸转化为叹息的茎。出版于2月8日的在线预版自然也许有一天，这一发现可以帮助医生治疗那些不能自己深呼吸的病人，或者那些经常叹气变得虚弱的疾病患者。

加州大学洛杉矶分校大卫·格芬医学院神经生物学教授、加州大学洛杉矶分校大脑研究所成员杰克·费尔德曼解释说:“叹气似乎是由我们所见过的与人类基本行为相关的最少数量的神经元控制的。”“神经科学的圣杯之一是弄清楚大脑如何控制行为。我们的发现让我们深入了解了可能隐藏在更复杂行为背后的机制。”

根据生物化学教授、斯坦福大学医学院霍华德·休斯医学研究所研究员马克·克拉斯诺的说法，新发现揭示了脑干中产生呼吸节律的细胞网络。

Krasnow说:“不像心脏起搏器只控制我们呼吸的速度，大脑的呼吸中心也控制我们呼吸的类型。”“它是由少量不同种类的神经元组成的。每一个功能都像一个按钮，打开不同类型的呼吸。一个按钮控制定时呼吸，另一个按钮控制叹息，其他按钮可以控制打哈欠、嗅嗅、咳嗽，甚至可能是大笑和哭泣。”

用老鼠模型，Krasnow和他的同事在动物的脑细胞中筛选了19000多个基因表达模式。他们在脑干中发现了大约200个神经元，它们制造并释放两种神经肽中的一种，这种神经肽使脑细胞能够相互交流。尽管如此，科学家们仍然不知道是哪一种大脑细胞这些神经元进行了交流。

相反，费尔德曼知道，同样的肽家族，也在人类中发现，在大脑中影响呼吸的部分高度活跃，在叹息中起着重要作用。他没有发现的是控制它们的基因或神经元。

通过合作，克拉斯诺和费尔德曼的实验室发现多肽触发了第二组200个神经元。这些细胞激活老鼠的呼吸肌肉，产生一小时大约40次的叹息。

研究人员发现，阻断其中一种肽可以使动物的叹息率减半。使这两种多肽完全停止了老鼠的叹息能力。

Krasnow说:“这些分子途径是叹息的关键调节器，并定义了叹息控制电路的核心。”“现在有可能找到针对这些途径来控制叹息的药物。”

费尔德曼强调，叹息对肺功能至关重要，因此对生命也至关重要。

“叹息是深吸一口气，但不是自愿深吸，”他说。“一开始是正常的呼吸，但在呼气之前，你会在呼气的基础上再吸一次气。”

一个人平均每5分钟叹息一次，也就是说每小时叹息12次。

叹气的目的是使肺泡膨胀，肺泡是肺中5亿个微小、精致的气球状囊，氧气在这里进入，二氧化碳在这里离开血液。然而，有时候，单个囊会崩溃。

费尔德曼说:“当肺泡塌陷时，它们损害了肺交换氧气和二氧化碳的能力。”“让它们再次打开的唯一方法是叹息，它带来的音量是正常呼吸的两倍。如果你不叹息，久而久之，你的肺就会衰竭。”

对那些不能自己深呼吸的人来说，打开叹息会很有用。早期的人工呼吸设备不能定期给患者进行深呼吸，许多患者因此死亡。目前的呼吸机定期提供大量的空气膨胀，模仿叹息。

费尔德曼说:“如果你不每隔5分钟叹息一次，肺泡就会慢慢塌陷，导致肺衰竭。”“这就是早期铁肺患者出现这些问题的原因，因为他们从不叹息。”

这种限制叹息反射的能力在焦虑症和其他因叹息而使人衰弱的精神疾病中是有用的。

有意识的叹息的情感根源背后的机制仍然是一个谜。

“叹息当然有一个与情绪状态有关的成分。例如，当你感到压力时，你会更多地叹息。”“可能是大脑中处理情绪的神经元触发了叹息神经肽的释放，但我们不知道这一点。”