研究新发现：肠道蠕动模式解释大脑血管同步机制

2025年11月2日，星期日

人体充满了自然的节律，从睡眠-觉醒周期到血液稳定地脉动流经大脑，再到心率和脉搏。

如今，科学家们指出，肠道可能掌握着理解大脑血管中这种复杂协调如何发生的关键。

加州大学圣地亚哥分校的研究人员发现，肠道节律性的肌肉运动可能有助于解释大脑中的血管是如何协同扩张和收缩的。他们的这一发现近期发表在《物理评论快报》期刊上。

当大脑中的神经元受到刺激时，被称为小动脉的微小血管会扩张，以输送更多的氧气和养分。

这些血管会搏动，并且常常彼此同步。但多年来，科学家们一直对这种同步现象如何发生感到困惑。

加州大学圣地亚哥分校的研究团队从消化系统中寻找答案。他们发现，肠道会自然地以波的形式收缩来推动食物前进，这个过程依赖于一种形成阶梯效应的同步振荡模式。

研究人员表示，这同一种模式也可以解释大脑血管是如何协同工作的。

“耦合振荡器会相互‘对话’，肠道的每一段都是一个振荡器，会与邻近的其他段落进行‘对话’。”加州大学圣地亚哥分校的物理学教授马西莫·维尔加索拉在一份新闻稿中说道。

“通常，人们是在均匀环境下研究耦合振荡器的，意味着所有振荡器的频率或多或少相似，”他继续说道。“而在我们的案例中，振荡器更加多样化，就像肠道和大脑中的情况一样。”

通过运用数学方法，研究人员展示了，无论是在肠道还是在大脑中，如果邻近振荡器的频率相似，它们就能锁定彼此的节律。

这就创造了阶梯状的过渡，类似于食物在肠道中顺畅移动的方式。

“相关的数学问题以前曾以近似的方式解决过，但那种方式并未揭示这些节律中断及其发生时的具体情况。而（我们这次的发现）正是一个关键突破，”加州大学圣地亚哥分校的物理学和神经生物学教授戴维·克莱因菲尔德说。

这项新发现最终可能不仅帮助科学家更好地理解大脑功能，也有助于理解影响食物、液体和废物通过胃肠道的消化问题。

“大脑比肠道复杂得多，但这正体现了科学的最佳状态，”克莱因菲尔德说。“你提出一个问题，它引导你走向别处，你解决了那个问题，然后回到你最初的问题上。”

消息来源：加州大学圣地亚哥分校，新闻稿，2025年10月30日