Barrington核：桥脑中兼具即时与延迟排便反应的关键脑区解析

本研究针对慢性便秘中枢调控机制不明的难题，通过跨突触追踪病毒技术鉴定出Barrington核(Bar)等排便脑区(DBAs)。研究人员综合运用光遗传学、化学遗传学及在体神经元活性监测技术，首次揭示Bar核内VGluT2神经元和CRH神经元分别介导快速与延迟结肠收缩，并发现PVHVGluT2和vlPAGCRH神经元作为上游调控通路。该发现为理解大脑调控排便的神经机制提供了重要理论依据。

　　

慢性便秘作为一种常见的功能性胃肠疾病，严重影响着全球数百万人的生活质量。尽管排便过程依赖于中枢神经系统协调的局部肛门直肠运动，但大脑具体如何调控这一基本生理过程，长期以来始终是神经胃肠病学领域未解的核心问题。传统研究多集中于外周或脊髓水平的机制探索，而对于更高级脑中枢如何发起、协调排便行为的认识仍十分有限。这一知识空白直接制约了针对中枢机制的新型便秘疗法的开发。

为了系统揭示大脑调控排便的神经环路，由Kota Bussaka和Yoshimasa Tanaka等研究人员组成的团队，在《Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology》上发表了他们的最新研究成果。他们致力于精确绘制控制排便的核心脑区图谱，并解析不同神经元亚型在时序和功能上的特异性贡献。

研究人员主要运用了几项关键技术：首先，他们采用跨突触逆行追踪病毒——伪狂犬病毒(PRV)，将其注射到小鼠的远端结肠，以此逆向标记与结肠形成突触连接的中枢神经元，从而初步鉴定出潜在的排便脑区(Defecation Brain Area, DBA)。其次，他们结合了光遗传学和化学遗传学技术，对特定脑区中经过遗传学定义的神经元亚群（如表达囊泡谷氨酸转运体2(VGluT2)的神经元、表达促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)的神经元）进行精准激活，并同步监测结肠运动的相应变化。此外，研究还通过体内光纤记录等技术，在动物自发排便过程中实时监测目标神经元的钙离子活性变化，以确认其生理相关性。

RESULTS

BACKGROUND & AIMS

研究人员指出，慢性便秘对生活质量有显著负面影响，但其大脑层面的调控机制不清。这构成了本研究要解决的核心问题。

METHODS

通过将PRV病毒注射至远端结肠，研究团队发现Barrington核(Bar)、蓝斑(LC)、腹外侧导水管周围灰质(vlPAG)以及下丘脑室旁核(PVH)中存在大量被逆向标记的神经元，提示这些区域是潜在的DBAs。

RESULTS

1. 1.
   DBAs的鉴定与功能验证：光遗传与化学遗传学激活实验表明，Bar核和LC内的VGluT2神经元激活能引起远端结肠的快速（短时程）收缩。而在Bar核内的CRH神经元激活则引发延迟（长时程）的结肠收缩。在自发排便期间，这些神经元的活性显著增加并达到峰值。相反，LC中共同表达VGluT2的酪氨酸羟化酶(TH)神经元被激活时，未引起结肠反应。
2. 2.
   上游通路的解析：PRV追踪实验进一步显示，PVH脑区的VGluT2神经元（PVH^VGluT2）和vlPAG脑区的CRH神经元（vlPAG^CRH）是Bar核VGluT2神经元（Bar^VGluT2）的上游神经元。光遗传学激活这两类上游神经元，同样能导致远端结肠的收缩。

CONCLUSIONS

本研究首次证实Barrington核作为桥脑中的排便脑区发挥关键作用，其中Bar^VGluT2神经元和Bar^CRH神经元分别介导了快速和延迟的排便活动。PVH^VGluT2和vlPAG^CRH神经元则是通过调控Bar^VGluT2神经元来影响排便的候选上游节点。

这项研究的结论具有多重重要意义。首先，它精确指出了Barrington核是协调排便的核心桥脑枢纽，深化了对排便中枢控制的认识。其次，研究揭示了同一核团内不同神经细胞亚型（VGluT2神经元与CRH神经元）在控制排便时序上的功能分工，这为解释排便行为的复杂性提供了新的细胞基础。最后，所鉴定的PVH→Bar和vlPAG→Bar神经通路，为未来开发针对难治性便秘的神经调控疗法提供了潜在的全新靶点。总之，该研究不仅解答了基础神经科学中的重要问题，也为临床转化开辟了新的方向。