斑马鱼的心脏拥有自己的“大脑”——一个绝不简单的神经元系统。研究人员在此发现了多种神经细胞,其中包括行为类似中枢模式发生器(CPG)的神经元——正是中枢神经系统中那些控制行走、咀嚼、吞咽等节律性运动的结构。
来自卡罗林斯卡学院(瑞典)和哥伦比亚大学(美国)的一组科学家采用了先进方法:免疫组织化学染色、单细胞RNA测序以及神经元电学特性分析,从而在分子、细胞和功能层面上绘制出第一张详细的心脏神经系统图谱。
在卡罗林斯卡学院领导这项研究的康斯坦丁诺斯·安帕齐斯强调,这个心内网络不仅在心脏收缩中起着关键作用,更在主动调控其节律方面至关重要——就像大脑控制身体的节律性运动一样。这一发现对关于究竟是谁在指挥心跳的经典认知提出了质疑。
这里的历史源远流长。早在十九世纪,生理学家就在青蛙的心脏中发现了神经节,并在很长一段时间里认为它们只是简单的节律起搏器,无法承担更多功能。一个半世纪以来,人们似乎一直认为一切都由中枢神经系统通过交感神经和副交感神经部分来掌控。但新的数据颠覆了这一等级秩序:中枢确实有影响,但心脏本身局部的神经细胞网络会在现场直接做出关键决策,独立处理信息。
研究结果发表在《自然·通讯》杂志上(2024月)。这项研究揭示,脊椎动物的心脏拥有比以往认为的远为发达的神经结构——一个复杂的节律起搏器和智能调节器,它会在决定如何收缩之前,整合来自外周和中枢的信号。
这提出了一个关于身体如何加工信息的根本问题。如果一个与脊髓和大脑切断联系的外周结构能够进行如此复杂的调节,那么现代意识理论——那些仅依赖大脑皮层全局广播或仅在那里整合信息的理论——就需要认真重新审视。也许心智是分布式的,而非集中式的?
在“预测加工”(predictive processing)这一模型的视角下——该模型认为大脑不断预测来自内脏的信号,并根据误差修正预测——这一发现显得更加引人入胜。
原来,心脏本身就能在局部生成并修正这些预测,从而建立起自己的反馈回路。
想象一座规划良好的城市:中央办公室制定总体战略和预算,但每个区都有自己的调度中心。正是在那里,本地调度员决定何时开启红绿灯以放行当前车流,或在发生事故时如何疏导车辆。这正是心内神经网络的模型。
一个重要细节是:这项研究是在斑马鱼模型上进行的,斑马鱼虽然与哺乳动物的心脏功能有相似之处,但与人心脏并不完全相同。要将结果直接推及人类,还需要进一步的研究。
然而,如果局部神经元集群确实拥有如此程度的自主性和活动能力,这将为临床医学开辟新的前景。心律失常的治疗可以转向针对心内网络的目标性疗法,而不仅仅是抑制中枢信号。
但最关键的是,这是留给哲学和神经科学的问题:“我”与身体之间的界限在哪里?如果外周能够独立思考、做出决策并自主调节,那么意识究竟是什么,它又位于何处?



