心臟的正常功能是由我們身體的控制中心——大腦——通過錯綜複雜的神經網絡來維持的。當這種交流中斷時，就會導致心臟病，包括心臟病發作、心源性猝死和血液供應問題。作為一個附加的安全層，心臟有自己的「小大腦」，稱為心內神經系統（ICN），用於監測和糾正通訊中的任何局部幹擾。ICN對心臟健康至關重要，甚至可以在心臟病發作時保護心肌。但目前還不清楚ICN究竟是如何發揮這些作用的，因為組成ICN的神經元的組織結構還不清楚。此外，我們也不知道它們在心臟中的位置，它們是如何相互連接的，以及它們的分子特性是什麼。
在5月26日發表在《科學》雜誌上的一項突破性的研究中，託馬斯傑斐遜大學的研究人員和他們的合作者以前所未有的細節回答了這些問題。
ICN在我們的理解中代表了一個很大的空白，介於神經學和心臟病學之間，研究人員的目標是通過提供ICN的解剖結構來彌合這一鴻溝。這次所創造的是心臟神經系統的第一個全面路線圖，其他研究人員可以參考該路線圖，以解決ICN中不同神經元的功能、生理學和連接性等一系列問題。
這項研究利用了兩種方法，其中一種方法涉及一種叫做刀鋒掃描顯微鏡（KSEM）的新成像技術，該技術允許研究人員建立整個齧齒動物心臟的精確三維模型，這也是該技術首次用於心臟研究。第二種方法是利用雷射捕獲顯微切割技術對單個神經元進行基因表達分析，並在心臟的三維結構中繪製它們各自的位置圖。
三維地圖揭示了迄今未知的ICN複雜性。研究人員發現，組成ICN的神經元分布在心臟底部（頂部）的一個連貫的簇帶中，心臟的靜脈和動脈在這裡進出，但也沿著心臟後部的左心房延伸。它們靠近某些關鍵的心臟結構，比如竇房結。我們知道竇房結在創造心率或速度方面很重要，但看到周圍神經元的聚集是研究人員一直懷疑但從未確定的事情。
對單個神經元的基因表達分析也指出了先前未知的分子特性或表型多樣性。他們發現有幾種不同類型的神經調節劑和受體存在。這意味著，我們的心臟中不僅有能關閉和開啟活動的神經元，還有能微調ICN活動的神經元。
在比較雄性和雌性大鼠心臟時，研究人員還發現，神經元在空間和基因表達上的組織方式存在性別差異。這可以幫助我們解釋男性和女性心臟病的一些差異。他們現在正試圖建立一個豬心臟內部神經系統的三維模型，這個模型在解剖學上甚至可以與人類心臟相媲美，以進一步探討這些問題。
研究團隊的最終的希望是為人類的心臟繪製一張三維地圖，無論是在健康方面還是在疾病方面，以為未來的研究提供了無限可能的基礎。
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