近(1)日，史丹佛大學(StanfordUniversity)的神經科學家發現，老鼠的心率變化會透過活化大腦中掌管調控情緒的腦島皮質(Insular Cortex)，而影響精神狀態；研究團隊更進一步運用從藻類中發現的一種光敏蛋白來調控心率，未來有望成為治療焦慮、憂鬱等情緒障礙的新療法，該研究發表於《Nature》。

研究人員起初是在進行臨床精神科培訓時，發現恐慌症患者經常有心臟問題，當患者焦慮和恐懼發作時會發生心搏過速(tachycardia)─心率會超過每分鐘100次(bpm)，據先前研究得知，焦慮症患者罹患冠狀動脈疾病風險增加26%。

過去科學家是透過給予異丙腎上腺素等藥物的方式，來測試心臟和大腦間串連對心理健康的影響，但該藥作用於全身，無法確認心臟與大腦間是否只單純透過心腦軸線的作用而影響。 

因此，史丹佛大學神經科學家Karl Deisseroth所領導的研究團隊，嘗試分離大腦與心臟間的聯繫，其在藻類中發現一種光敏蛋白─ChRmin，此蛋白像一扇大門，能控制電子流入細胞，當光敏蛋白暴露於光線下時，會打開離子通道，讓鉀離子流入細胞內，引發心率增加。

研究人員將光敏蛋白殖入活體小鼠的心肌細胞中，小鼠需穿戴具微型發光二極體燈泡的背心，燈泡發出的光會穿透小鼠的皮膚，進而活化心肌細胞內的光敏蛋白，因此能透過此穿戴設備來控制心率。小鼠的靜止心率通常為600 bpm，研究團隊透過穿戴設備將心率提高至900 bpm，誘發心搏過速模型。

接著研究人員利用高架十字迷宮(Elevated Plus Maze, EPM)測試小鼠的焦慮程度，高架十字迷宮具有四種選擇方向，其中兩個方向是無圍牆保護的開放空間(Open Arms)，另兩個方向是有圍牆保護的封閉空間(Close Arms)。結果證實，心率高的小鼠與心率低的小鼠相比，更喜歡待在封閉空間，也代表心率高的老鼠焦慮程度較高。

研究發現，小鼠心率增加會激活大腦中主要功能為調控情緒的腦島皮質，研究人員進一步使用類光敏蛋白阻斷來自腦島皮質的神經信號，使小鼠在高架十字迷宮的開放空間時，即使心率飆升，精神狀態卻能保持平靜。

Deisseroth期盼能延長誘發心跳過速的時間，深入研究在數週或數月的心率增加，對小鼠焦慮、憂鬱等情緒障礙的惡化程度。

研究團隊表示，未來若能將此研究進行人體試驗，就可以進一步制定出治療焦慮、憂鬱等情緒障礙的新策略。

參考資料：https://www.science.org/content/article/racing-heart-makes-mind-race-too-mouse-study-finds
論文：https://www.nature.com/articles/s41586-023-05748-8#citeas

(編譯/實習記者 楊雅涵)