心脏相位对颈髓兴奋性的时间依赖性调节及其潜在机制

《BMC Biology》：Cardiac cycle shapes spinal cord excitability

　　

摘要

背景

心脏对神经系统产生节律性影响，在整个心脏周期中调节神经兴奋性。尽管心脏相位对皮层兴奋性的影响已得到广泛研究，但心脏周期对脊髓兴奋性的调节时间特征和机制仍 largely 未知。填补这一空白对于更全面地理解心脑交互作用以及开发基于神经刺激的重建策略都具有重要意义。

结果

我们使用实时心率自适应经脊髓磁刺激（TSMS），在20名健康志愿者中研究了心脏相位依赖的颈髓兴奋性调节。单脉冲TSMS在五个心脏相位（RR间隔的0%、15%、30%、60%和85%）给予，涵盖收缩期和舒张期。运动诱发电位（MEP）振幅作为脊髓兴奋性的指标。采用线性混合效应模型（LMMs）在控制RR间隔持续时间和呼吸相位的情况下评估心脏相位效应。MEP振幅在心脏周期中显著变化，在舒张期中期（RR间隔的60%）达到最大易化。这一时间特征与先前报道的皮层兴奋性收缩期易化形成对比。此外，LMM显示前序RR间隔持续时间与脊髓兴奋性显著相关，而呼吸相位则无显著关联。

结论

我们在两种非互斥机制的背景下讨论我们的发现：（1）通过压力反射相关通路的生理调节，以及（2）心脏周期中脊髓的机械位移。我们的发现强调了未来研究心-神经系统交互作用时需同时考虑这两种机制的重要性，因为每种机制都影响对神经刺激疗法作用机制的理解以及高级临床方案的开发。