斑馬魚的心臟擁有自己的「大腦」——一個絕非簡單的神經元系統。研究人員在此發現了神經細胞的多樣性,其中包括行為如同中樞模式產生器(CPG)的神經元——正是中樞神經系統中那些掌管節律性運動的結構:行走、咀嚼、吞嚥。
來自卡羅林斯卡醫學院(瑞典)和哥倫比亞大學(美國)的一組科學家採用了先進方法:免疫組織化學染色、單細胞RNA定序以及神經元電學特性分析——從而繪製出首張心臟神經系統在分子、細胞和功能層面上的詳細圖譜。
在卡羅林斯卡醫學院領導這項研究的康斯坦丁諾斯·安帕齊斯強調,這個心內網絡不僅在心臟收縮中扮演關鍵角色,更在主動管理心臟節律——就如同大腦控制身體的節律性運動一樣。這項發現對「究竟是誰在指揮心跳」的經典理解提出了質疑。
這裡的歷史淵源深遠。早在19世紀,生理學家就在青蛙的心臟中發現了神經節,並長期認為它們只是簡單的節律起搏器,無法勝任更多功能。一個半世紀以來,人們似乎認為一切由中樞神經系統透過交感與副交感神經部門來管理。但新數據顛覆了這一層級:中樞確實有影響,但心臟內部的局部神經細胞網絡在現場直接做出關鍵決策,獨立處理資訊。
研究結果發表於《Nature Communications》期刊(2024年12月)。該研究揭示,脊椎動物的心臟擁有比以往認為的更為發達的神經架構——一個複雜的節律起搏器和智慧調節器,它在決定如何收縮之前,會整合來自周邊和中樞的訊號。
這提出了一個關於身體如何處理資訊的根本問題。如果一個與脊髓和大腦切斷聯繫的周邊結構能夠進行如此複雜的調節,那麼現代意識理論——那些僅依賴大腦皮層全局廣播或僅在那裡整合資訊的理論——就需要認真重新審視。也許心智是分散式的,而非集中式的?
從「預測處理」的角度來看——即大腦不斷預測來自內臟的訊號並根據誤差修正預測的模型——這一發現顯得更加引人入勝。
事實證明,心臟本身可以在局部生成並修正這些預測,建立起自己的回饋迴路。
想像一座擁有良好架構的城市:中央辦公室制定總體策略和預算,但每個區域都有自己的調度中心。正是在那裡,地方控制人員決定何時開啟紅綠燈以疏導當前車流,或在事故發生時如何重新引導車輛。這就是心內神經網絡的模型。
一個重要細節:該研究是在斑馬魚模型上進行的,雖然斑馬魚的心臟功能與哺乳動物有相似之處,但與人類心臟並不完全相同。將結果直接推論到人類身上需要進一步的研究。
然而,如果局部神經元集群確實擁有如此程度的自主性和活性,這將為臨床醫學開闢新的視野。心律不整的治療可以轉向針對心內網絡的標靶療法,而不僅僅是抑制中樞訊號。
但最重要的是——這是哲學和神經科學的問題: 「自我」與身體之間的界限在哪裡?如果周邊能夠獨立思考、做出決策並自我調節,那麼什麼是意識,它又位於何處?



