倾斜实验中脑-心耦合关系研究

大脑皮层能够通过自主神经系统对心血管活动进行调控,其机理的研究对心律不齐、高血压、心衰等疾病的诊疗与防控有重要的价值。同步采集27名健康被试在静息和70°直立倾斜实验(HUT)中前额叶皮层(MPFC)的近红外光谱和心电、连续血压及胸阻抗信号,通过心率变异性、格兰杰因果方法(GC)等研究心血管参数的变化,以及MPFC血流量与交感/副交感输出流(由nLF和HF表示)、RRI的耦合关系。研究结果显示:HUT实验中心输出量(CO)平均减少24%(P<0.001),心率(HR)增加35%(P<0.001),舒张压(DBP)升高7%(P<0.001),收缩压(SBP)在HUT初期降低,但均值较静息状态无明显变化;nLF逐渐增强,HF逐渐减弱,随后分别保持高于38.75±9.25 vs58.62±8.58(P<0.001)和低于1.11±0.76 vs 0.80±0.48(P<0.05)静息状态的稳定水平;MPFC血流量与交感和副交感输出流显著相关,相关系数分别为0.58和0.66;GC分析显示频段特异性,在0.04~0.15 Hz(主频0.1 Hz)频段表现为"脑→心"(P<0.05),而在0.15~0.4 Hz(主频0.3 Hz)频段表现为"心→脑"(P<0.001)。研究结果表明:HUT能引起显著的心血管响应,主要由交感和副交感输出流所调控;MPFC参与该响应过程,且由主频0.1 Hz的低频振荡信号(~0.1 Hz)介导其与自主输出流的联系。研究发现脑-心耦合的新证据,即健康机体在直立应激过程中的脑-心交互特征,~0.1 Hz振荡信号在介导MPFC调控自主输出流方面具有重要作用。