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积极情绪与线粒体：改善脑健康的新科学发现

泰然健康网
2024-11-25 10:01

新研究揭示了我们的经历和情感如何影响大脑健康，研究提供的证据表明，线粒体——我们脑细胞内的微小的能量工厂——可能在此中扮演关键角色。

一项由哥伦比亚大学（Columbia University）研究人员进行的新研究揭示了我们的经历和情感如何影响大脑健康。这项研究提供的证据表明，线粒体——我们脑细胞内的微小的能量工厂——可能在此中扮演关键角色。对于老年群体来说，积极的心理社会体验，例如更大的社交网络或更强的目标感与更健康的脑线粒体相关。相反，消极的体验，如社交孤立或抑郁，则与较弱的线粒体功能相关。研究结果现发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS；National Academy of Sciences）上。该研究的作者、哥伦比亚大学能源与健康领域的副教授和终身讲席教授Martin Picard说：“心智是如何塑造我们的生理、健康潜力和疾病风险或许是医学领域最大的空白。我们从几十年的研究和个人经历中知道，我们的感受会影响我们的健康。但这方面几乎没有科学依据。”“线粒体是每个细胞的能量和信息处理器。它们使我们活着并保持健康，使我们身体和大脑中的每个细胞能够相互沟通，是我们可以保持健康不可或缺的一部分。我们需要揭示将我们的体验与能量生物学联系起来的心理生物学关系。这就是线粒体心理生物学的重点，也是Caroline Trumpff博士的研究重点。”为了更好地理解线粒体的作用，研究人员使用了来自两项涉及近450名美国老年人的长期研究的数据。这些参与者在过去二十年中提供了关于他们心理社会体验的详细信息，并同意在去世后捐赠他们的脑组织进行分析。研究人员旨在量化积极和消极的社会心理体验。他们创造了一些指数，将各种社会心理因素结合起来，形成积极和消极的总体得分。积极因素包括更大的社会网络、更多的社会活动、强烈的目标感和整体幸福感。消极因素包括社交孤立、抑郁症状、负面情绪和感知压力。通过将这些报告转换为标准化分数，研究人员能够系统地比较参与者的心理社会体验与他们脑线粒体的生物状态。在生物学分析方面，研究人员将重点放在背外侧前额叶皮层上，这是一个参与执行功能和情绪调节的脑区。他们使用先进的蛋白质组学技术测量该区域线粒体蛋白的丰度。研究人员没有分析数千个单独的线粒体基因，而是将相关基因分为七类，或称“线粒体型”，以反映线粒体功能的不同方面。这种创新的方法使得对线粒体健康的分析更加易于解释和统计上更为稳健。研究结果揭示了心理社会体验与线粒体蛋白丰度之间的明确关联。具有更高积极社会心理体验分数的参与者具有更高水平的线粒体蛋白，特别是参与氧化磷酸化（OxPhos）的蛋白，这一过程是细胞能量生产的关键。相反，消极社会心理体验分数高的参与者有较低水平的蛋白水平。医学心理学的助理教授Trumpff解释道：“我们的研究表明老年人的心理状态与其脑线粒体的生物学相关，这也是首次将主观的心理社会体验与脑生物学联系起来。”Picard 说：“在我们的生活中，我们难免会接触到积极和消极的心理社会因素，其中一些可能会被滋养并长期影响着我们。我们现在通过Trumpff博士的研究了解到，这些因素与我们大脑中能量转化中心的生物学——线粒体有关。我们早就知道运动、禁食和低碳水化合物饮食可以刺激线粒体。这项研究则将我们的主观体验，也是使我们成为人类的东西，与可能影响我们大脑能量流动的事物结合在一起。”研究的一个关键发现是心理社会体验解释了复杂I蛋白丰度变异的18%至25%。复杂I是OxPhos途径中最大和最上游的酶。这一显著百分比表明，个体间线粒体功能差异的相当一部分可以归因于他们的心理社会体验。积极的心理社会因素与能量转化相关的蛋白水平较高相关，而消极因素则与这些蛋白水平较低相关。

线粒体研究人员对这种效应的强度感到惊讶。Picard说：“与其他类似的研究相比，18%-25%的心理－生物学相关性是非常显著的。”有趣的是，研究结果还表明，胶质细胞和神经元可能以相反的方式对心理社会体验作出反应或贡献。胶质细胞，包括星形胶质细胞、小胶质细胞和少突胶质细胞，被发现与积极的心理社会体验相关的线粒体基因表达较高。这意味着报告更多积极体验的个体，其胶质细胞的线粒体功能更为活跃。相反，同样的积极体验与神经元中较低的线粒体基因表达有关。这种差异表明，神经胶质细胞可能会增强其能量产生和其他线粒体功能，以应对积极的经历，而神经元可能会减少这些活动。胶质细胞在大脑中发挥支持作用，包括为神经元提供营养、维持内稳态和参与免疫反应。它们在积极体验下线粒体活动的增加可以增强这些支持功能，可能有助于改善整体大脑健康。另一方面，神经元主要负责在大脑中传递信息，可能会在积极的心理社会条件下减少线粒体活动，以优化能量使用或减少氧化应激。这些结果在不同性别和认知状态的各种子群体中是一致的，表明心理社会体验与线粒体健康之间存在广泛而稳健的联系。但与所有研究一样，这项研究仍存在一些局限性。其中一个主要限制是依赖于尸检脑样本。Picard 指出：“显然，我们不得不在他们去世前询问人们的感受，并且必须等他们去世后才能分析他们的线粒体，因此，心理社会评估与生物测量之间存在时间差。”开发非侵入性技术以测量活体个体的线粒体健康可能会显著推进这一研究领域。这些方法将允许对线粒体功能进行持续监测，从而实现潜在问题的早期发现和及时干预。研究人员正在探索在临床环境中评估线粒体健康的方法，这可能会彻底改变我们监测和促进大脑健康的方式。Picard 说“我们的长期目标是创建一种将能量科学与人类能量体验相结合的健康与治疗科学。这将有助于将这种主观情感引入医学，并创建一个更全面的框架，帮助每个人达到最佳健康状态。”