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《Nature》子刊:揭秘人類腦部調節疲勞神經機制有望成治療新方

2020.08.28 環球生技雜誌 / 記者 王棋祺 編譯

《Nature》子刊:揭秘人類腦部調節疲勞神經機制有望成治療新方(圖片來源:網路)

《Nature》子刊:揭秘人類腦部調節疲勞神經機制有望成治療新方(圖片來源:網路)

近(26)日,約翰霍普金斯大學醫學院(Johns Hopkins Medicine)的科學家使用MRI掃描和電腦模型進一步確定人類腦部調節疲勞強度的區域。這項發現可以促進行為和其他策略的發展,提高健康人的身體表現,也可以闡明導致憂鬱症、多發性硬化症和中風的神經機制。這項研究結果已經發表在《Nature Communication》。

 

約翰霍普金斯大學醫學院生物醫學工程助理教授、Kennedy Krieger 研究所的科學家Vikram Chib博士說,我們知道疲勞所涉及的生理過程,例如肌肉中乳酸的積累,但是我們對大腦如何處理疲勞感以及我們的大腦如何決定要付出多少努力、為克服疲勞做出什麼樣的努力的了解非常少。

 

在這項研究中,Chib首先開發了一種新穎的方法來客觀地量化人們如何感覺到疲勞。由於評分系統可能因人而異,內科醫生經常要求病人以1到7的等級來評估他們的疲勞程度,但是像疼痛等級一樣,這種等級是主觀變化的。

 

為了使疲勞度量標準化,Chib要求20名參與者針對特定的體力勞動做出風險決策。在20位參與者中有9位是女性,年齡範圍從18歲到34歲,平均年齡為24歲。在對20位參與者進行培訓以識別他們的努力程度後,要求他們抓住並擠壓傳感器。例如,零等於沒有努力,而50單位努力等於參與者最大力量的一半。參與者學會了將工作量與擠壓量相關聯,這有助於標準化個人的工作量水準。

 

參與者重複進行了17個方塊的握力練習,每次進行10次試驗,直到他們感到疲勞為止。每次嘗試前都會提供進行的兩種選擇,一種是透過拋硬幣隨機選擇不努力或預定努力程度的機會。另一個選擇是預先設定努力的程度。

 

Chib表示,在20名參與者中有19人選擇了無風險的預定努力程度。這意味著,在疲勞時,參與者不太願意冒險嘗試付出大量努力。研究小組還使用功能性核磁共振成像(fMRI)評估參與者在抓緊鍛鍊過程中的大腦活動。該掃描可追縱流經大腦的血流,並顯示出哪些神經元最頻繁放電。

 

研究證實了先前的發現,即當參與者在兩個選項之間進行選擇時,所有參與者的大腦活動在被稱為大腦島(insula)的區域有所增加。他們還使用fMRI掃描仔細觀察了參與者疲勞時主要發揮作用的大腦運動皮層。

 

那些因疲勞而運動皮層活動變化最小的參與者,是最不願意冒險且最疲勞的參與者。這項發現指出疲勞可能源於個人認為自己能夠實現的目標,與大腦運動皮層的實際活動之間的落差。

 

從本質上講,疲勞時身體會將訊號傳到運動皮層,大腦不斷向肌肉發送更多訊號以發揮作用,於是生理限制開始接管,例如增加的乳酸會加劇疲勞。

 

Chib說,了解控制疲勞緩解的大腦區域可以幫助科學家找到更精準的療法,幫助健康人和患有疲勞相關疾病的人,以提高其性能。

 

參考資料:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200826113713.htm

文章分類 科學要聞

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