心臟與大腦的對話: 迷走神經


文章來源: eureka 舒壓儀

100多年前,達爾文在他的著作「人類和動物的情感表達」中提到: 心臟和大腦之間能夠互相溝通 (Darwin, 1999, pp. 71–72, originally published in 1872)。這個觀點影響了後來生理心理學的理論: 神經臟器整合模式(neurovisceral integration model,Thayer & Lane 2000)[1] 和多重迷走神經理論 (PolyVagal Theory,Porges 1995)[2]。當今研究證實,迷走神經是大腦與心臟溝通的關鍵,許多的認知、情感和生理調節都與迷走神經有關[3]。

迷走神經是第十對腦神經,迷走神經“Vagus”這個字在拉丁文有流浪、徘徊、蜿蜒的意思,因這組神經在人體中的傳導路徑很長,因此又被稱為“流浪者神經,wanderer nerve”。75%的副交感神經是迷走神經,迷走神經屬於混合神經束。包含上傳 (從內臟往上到腦部,佔90%)、下傳 (從腦部往下到內臟,佔10%) 神經。

由於迷走神經對心跳調控具有關鍵角色,而且迷走神經中含有很高比例的上傳迷走神經(90%),所以與大腦中央自主神經網絡(Central autonomic network,CAN)的輸入和輸出都直接相關。來自心臟的上傳迷走神經不僅會影響大腦的調節,還會影響參與感覺、認知和情緒處理等較高層次的中樞活動,進而影響我們的行為(Thayer&Lane 2009)[4, 5]。

多重迷走神經理論
以下文章節錄自「迷走神經的自我檢測與治癒」作者:史丹利‧羅森堡(Stanley Rosenberg)/譯者: 李宇美/出版社:一中心有限公司

「在史蒂芬•波吉斯 (Stephen Porges,PhD) 發表多重迷走神經理論前,一般都以為迷走神經只有一條神經路徑。我們現在已經知道迷走神經的兩條分支 (腹側及背側迷走神經) 不但起源不同,連功能也不同。」淺談多層迷走神經理論

「舊有理論認為,交感神經系統只有在面對威脅和危險的壓力反應中才會啟動,而副交感神經系統恰好相反,是在放鬆反應中才會啟動,它與迷走神經的功能有關聯。在這個普遍為人所接受的舊有理論中,假設自律神經系統僅有一條迷走神經,殊不知有兩條極為不同的神經路徑都被稱為”迷走神經”。」

「多重迷走神經理論發表後,才清楚指出迷走神經有兩條不同分支,它們始於完全不同的位置,因此若要正確完整呈現自律神經系統的運作方式,就要了解它其實共有三條神經迴路: 迷走神經腹側分支(放鬆和社會性參與的正面狀態)、背脊交感神經鏈 (戰或逃反應)、迷走神經背側分支 (運作減緩、停止和抑鬱行為)。多重迷走神經理論讓我們了解到,自律神經不只管理內臟器官功能,其三條神經迴路也與我們的情緒狀態有關,情緒又進而影響我們的行為。」

自律神經系統的五種狀態
1. 迷走神經腹側分支 (ventral vagal): 與喜悅、滿足、愛等正面情緒有關。在行為上它可以支援與親朋好友在一起的正面社交活動。社會性參與狀態可以協助支持他人、與他人分享、合作。
2. 背脊交感神經鏈 (sympathetic): 恐懼的動員,與憤怒、恐懼情緒有關。在行為上的表現是奮勇戰鬥對抗威脅,或是果斷逃跑以避免遭受威脅。
3. 迷走神經背側分支 (dorsal vagal): 恐懼的癱瘓,當我們面對衝擊力過大或即將要發生的毀滅性災難時,它就會啟動。我們知道戰或逃已經不管用,便會保留既有的資源,以不變應萬變。這一條神經路徑啟動後,會讓人感到無助、無望、漠然,會有明顯的退縮及身體停止運作反應。
4. 背脊交感神經鏈 (sympathetic)+迷走神經腹側分支 (ventral vagal): 無恐懼的動員,這種狀態常見於運動比賽。競賽者都同意遵守規定,安全競爭,避免彼此傷害下,爭取最佳表現。
5. 迷走神經腹側分支 (ventral vagal)+迷走神經背側分支 (dorsal vagal)同時啟動: 無恐懼的癱瘓,支援親密的情感與行為,其特色是平靜與信賴的感受。

心腦連結的證據_HEP
藉由同時測量大腦和心臟,科學家發現,心跳改變會引發大腦皮質電位改變,此種腦波的改變稱為心跳誘發電位(Heartbeat evoked potential,HEP)。當心臟出現R峰時,由於心臟和大腦的同步紀錄,腦電圖(EEG)信號的200-600ms同時顯示一個大的負向峰值。HEP是由於心臟和大腦通過迷走神經的上傳路徑同步產生的現象[4]。MacKinnon等人(2013)研究了不同情緒狀態下HRV和HEP之間的聯繫,發現HRV一直與HEP振幅增加有關,特別是在共振頻率呼吸期間[6]。

迷走神經在臨床的應用
神經心臟引導磁刺激 (Neuro-Cardiac-Guided TMS,NCG-TMS)、迷走神經刺激 (Vagus Nerve Stimulation,VNS)、HRV生理回饋 (heart rate variability biofeedback,HRV-BF) 都是藉由迷走神經上傳路徑來進行的技術。[3]

  • NCG-TMS是一種新的經顱磁刺激技術,藉由腦額葉迷走神經網路 (frontal-vagal network) 準確定位與憂鬱症相關的腦區。
  • 迷走神經刺激(VNS)已被廣泛應用到憂鬱症治療,特別是那些患有難治型憂鬱症 (resistance depression) 的患者。
  • HRV生理回饋則是藉由呼吸技巧來提高HRV。隨著呼吸模式每分鐘接近6次呼吸,心跳、血壓、呼吸生理訊號同步化 (共振)。此種技術已被證明能夠改善憂鬱、焦慮,無論是單獨使用還是與傳統治療相結合。

參考文獻
1. Julian F. Thayer, R.D.L., A model of neurovisceral integration in emotion regulation and dysregulation. Journal of Affective Disorders, 2000. 61: p. 201-216.
2. PORGES, S.W., Orienting in a defensive world: Mammalian modifications of our evolutionary heritage. A Polyvagal Theory. Psychophysiology, 1995. 32: p. 301-318.
3. Iseger, T.A., et al., A frontal-vagal network theory for Major Depressive Disorder: Implications for optimizing neuromodulation techniques. Brain Stimul, 2020. 13(1): p. 1-9.
4. Schwerdtfeger, A.R., et al., Heart rate variability (HRV): From brain death to resonance breathing at 6 breaths per minute. Clinical Neurophysiology, 2020. 131(3): p. 676-693.
5. Lane, R.D., et al., Neural correlates of heart rate variability during emotion. Neuroimage, 2009. 44(1): p. 213-22.
6. MacKinnon, S., et al., Utilizing heartbeat evoked potentials to identify cardiac regulation of vagal afferents during emotion and resonant breathing. Appl Psychophysiol Biofeedback, 2013. 38(4): p. 241-55.

AUTHOR: LY T

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