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人类在经历认知和情绪事件时会出现心率变化，而脑-心耦合的失调是许多精神疾病的标志。然而，调节认知的神经回路如何直接控制心脏生理活动，目前仍知之甚少，尤其是在灵长类动物中。在本研究中，我们鉴定出一条能够对猴心率实施强有力且双向控制的前额叶-下丘脑回路。我们发现，对腹外侧前额叶皮层内一个较小的腹侧亚区（47/12区；a12）进行电刺激，可迅速而显著地降低心率并提高心率变异性，而邻近的前额叶区域产生的效应较弱或不产生效应。此外，a12神经元与心率在瞬时动态层面存在耦合。解剖示踪数据显示，a12向外侧下丘脑（LHA）的一个界限明确的区域发出投射；对这一LHA靶区进行刺激，可重现前额叶激活所产生的心脏效应。与前额叶-下丘脑心率控制系统的观点一致，刺激LHA可产生更快、更强且不受状态影响的心脏效应，而刺激a12所产生的效应则会受到内在状态的影响。与激活a12相反，通过化学遗传学方式使a12或其投射至LHA的通路失活，会提高心率，这表明该通路能够对心脏功能实施持续性的抑制控制。为朝着实现对该回路进行更具细胞类型特异性且微创性更强的因果控制迈进，我们开发了一种灵长类动物声遗传学方法：利用超声激活经病毒转导并表达TRPV1的CaMKII+神经元。对a12进行声遗传学刺激可提高心率变异性，而在LHA失活后，这些效应会减弱。最后，我们发现，在基于价值的决策任务中，对同一前额叶区域进行声遗传学或化学遗传学扰动，会以双向方式改变风险决策。综上所述，本研究揭示了a12调节心率和认知的机制，阐明了脑-身体相互作用的机制基础，并为认知-自主神经调节失常相关疾病提供了一个潜在的治疗靶点。
人类在经历认知和情绪事件时会出现心率变化，而这种脑—心耦合的失调是许多精神障碍的标志。然而，调控认知的神经回路如何直接控制心脏生理活动，尤其是在灵长类动物中，仍缺乏深入了解。在本研究中，我们鉴定出一条能够对猴子心率实施强有力双向控制的前额叶—下丘脑回路。我们发现，对腹外侧前额叶皮层内一个较小的腹侧亚区（47/12区；a12）进行电刺激，可迅速而显著地降低心率并提高心率变异性，而邻近的前额叶区域产生的效应较弱或不产生效应。此外，a12神经元与心率在瞬时尺度上存在耦合。解剖学示踪数据显示，a12向下丘脑外侧区（LHA）的一个边界明确的区域发出投射；对这一LHA靶区进行刺激，可重现前额叶激活所引发的心脏效应。与前额叶至下丘脑的心率控制系统相一致，LHA刺激产生的心脏效应更快、更强且不受状态影响，而a12刺激产生的效应则对内部状态敏感。与激活a12相反，采用化学遗传学方法使a12或其投射至LHA的轴突失活会提高心率，表明该通路能够对心脏功能提供持续性的抑制控制。为朝着实现对该回路更具细胞类型特异性且微创的因果控制迈进，我们开发了一种灵长类声遗传学方法，其原理是利用超声波激活经病毒转导TRPV1的CaMKII+神经元。对a12进行声遗传学刺激可提高心率变异性，而在LHA失活后，这些效应会减弱。最后，我们发现，在基于价值的决策任务中，对同一前额叶区域实施声遗传学和化学遗传学扰动，能够双向改变风险决策行为。综上所述，本研究揭示了a12调控心率和认知的机制，确定了脑—身体相互作用的一个机制性基础，并提示其可能成为认知—自主神经失调相关障碍的潜在治疗靶点。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.18.752614v1?rss=1
🏷️ 前额叶皮层 下丘脑回路 心率调控 脑-心耦合 非人灵长类 声遗传学