心臟和心情的相互作用！
你有沒有過如此焦慮，以至于你能感覺到你的心在胸腔里跳動？這種心動過速是焦慮的主要癥狀之一，并且可能非常強烈，以至于經歷它的人有時會將其誤認為是心臟病發作。實驗研究揭示了許多將信號從大腦傳遞到心臟的途徑。但在臨床精神病學和基礎神經科學中，相反的情況——心率對情緒的影響——近一個世紀以來一直是一個有爭議的問題。
曾經這樣的報道，相對怯懦的患者可能會因為移植了一個情緒暴躁的人的心臟而變得容易躁動，看起來心臟會對人的情緒產生很大影響，但這種影響的客觀證據并沒有。人們早就接受身體和情緒的關系非常密切，但是直接用實驗的方法證明心率可以影響情緒的研究，仍然值得關注。
Cardiogenic control of affective behavioural state | Nature
恐懼和焦慮等情緒會使心跳加快。現在一項針對小鼠的研究發現，反之亦然——人為地增加心率會提高焦慮水平。
情緒和身體感覺之間的聯系對每個人都很熟悉：當你聽到一個怪異的聲音時，你的手臂背上的毛發會豎起來，或者當你收到壞消息時，你的腸道會下沉。但是，情緒是否驅動身體機能或反之亦然的問題長期以來一直困擾著研究人員，因為很難獨立控制任何一個因素。
“這是一個先有雞還是先有蛋的問題，一個世紀以來一直是爭論的主題，”加州斯坦福大學的神經科學家卡爾·戴塞羅斯（Karl Deisseroth）說。他在醫學院時了解到這個難題——心理學家威廉·詹姆斯（William James）在1880年代首次提出——并說這個問題從那以后一直困擾著他。
內感受是大腦對體內內部信號的持續感知，包括來自呼吸、胃腸道和心臟系統的信號.在患有焦慮癥的人中，對這些內部信號（尤其是心率）的敏感性會改變.動物研究強調了心臟變化與情緒狀態之間的聯系，但心率加快是否直接導致焦慮仍不清楚。
到目前為止，只有非特異性電擊，迷走神經刺激和藥理學方法 - 所有這些都涉及主要副作用 - 已被用于增加或降低心率并評估其對情緒的影響。研究人員缺乏具有必要時間和空間分辨率的工具，無法充分研究心率對焦慮的影響。
Hsueh及其同事的第一個突破是開發了這種工具：無創光學起搏器。它基于攜帶編碼光敏蛋白視蛋白ChRmine的基因的病毒載體系統性地遞送到小鼠中。當用紅光照射時，帶正電荷的離子流過這種蛋白質，使表達它的細胞去極化。在作者的實驗中，靶向細胞是心肌細胞，其去極化觸發肌肉收縮。
通過將紅色微發光二極管（micro-LED）以定義的頻率閃爍到小鼠穿的背心上，作者可以應用他們的“光遺傳學”策略來控制心率（圖1）。ChRmine以前已被用于精確控制大腦深部區域的特定神經回路，而無需顱內手術7.Hsueh及其同事通過使用它來控制整個器官的活動（起搏）并確定心對大腦對焦慮的任何影響，從而擴展了這種分子工具的應用。
為了直接測試這種現象，Deisseroth和他的同事轉向光遺傳學，這是一種使用光來控制細胞活性的方法。該團隊對小鼠進行生物工程改造，使嚙齒動物心臟中的肌肉細胞對光敏感。作者還為發出紅光的動物設計了小背心，這些背心可以通過嚙齒動物的身體一直到達它們的心臟。當老鼠的背心發出光脈沖時，動物的工程心肌就會被激發，導致心臟跳動。
研究小組訓練動物，如果他們按下杠桿以獲得水獎勵，就會受到電擊。利用光遺傳學系統，研究小組將動物的心率從正常的每分鐘660次提高到900次。當它們的心跳開始加速時，老鼠變得不太愿意按下杠桿或探索空曠的區域，這表明它們更加焦慮。但對于其他情況下的動物來說，外部增加的心率沒有影響，這表明大腦和心臟共同產生焦慮。
當研究人員測量動物的大腦活動時，他們發現島葉 - 與情緒和身體信號處理相關的區域 - 如果動物表現焦慮，當心率增加時變得更加活躍。研究人員說，這表明島葉負責將來自心臟的信號與來自環境的威脅整合在一起，然后將信息傳遞給涉及更高認知的區域。
這項工作“在方法論方面取得了重大進展”，英國蘇塞克斯郡布萊頓和蘇塞克斯醫學院的精神病學家雨果·克里奇利說。他說，這種心腦回路的進化有可能幫助動物更快地處理危險信號：當動物看到潛在的威脅時，甚至在大腦能夠完全處理情況意味著什么之前，心率就會上升，基本上告訴大腦它應該擔心。
這一發現可能對慢性焦慮癥的治療產生影響，俄克拉荷馬州塔爾薩勞瑞德腦研究所的精神病學家Sahib Khalsa說，他研究器官系統與人類焦慮之間的聯系。例如，人們早就知道故意放慢呼吸有助于減少焦慮。“有很多人使用這些策略，并且感覺[它們]有好處，但究竟是什么在減少焦慮還沒有很好地確定，”他說。他補充說，目前還不清楚急性恐懼 - 例如對足部休克的恐懼 - 是否涉及與慢性焦慮相同的身體 - 大腦回路，在人類中，慢性焦慮似乎比急性恐懼涉及更多的大腦部分。
“我非常喜歡這篇論文，”倫敦大學學院的神經科學家莎拉·加芬克爾（Sarah Garfinkel）說。她說，專注于大腦回路的心理健康研究還沒有完全回答關于精神障礙如何產生的問題，但研究其他器官系統可能會提供更完整的畫面。“如果你想理解恐懼，你不能只看大腦，”她說。
加芬克爾自己的研究已經表明，人們可以了解到，在“危險房間”中，閃光可以預測痛苦的電擊，但在“安全”的房間中則不能。但是患有創傷后應激障礙的人很難校準他們對房間構成的威脅的恐懼
Deisseroth說，他想用光遺傳學來觀察大腦和行為如何受到其他器官系統刺激的影響，包括腸道，當動物面臨威脅時豎起毛發的皮膚細胞，甚至參與形成表情的面部肌肉，也可能在引導情緒中發揮作用。
