長(zhǎng)期太空任務(wù)中的心理健康問題是制約深空探索的關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一。宇航員在微重力、輻射、社會(huì)隔離、噪音與異常光周期等多重應(yīng)激環(huán)境下，容易出現(xiàn)情緒障礙及社交行為異常，這不僅影響任務(wù)執(zhí)行效率，也威脅其返回地面后的身心適應(yīng)。盡管已有研究提示前額葉皮層（ PFC ）在情緒調(diào)控中起核心作用，但 太空復(fù)合環(huán)境如何影響其神經(jīng)活動(dòng)與分子網(wǎng)絡(luò)，以及如何通過神經(jīng)調(diào)控手段進(jìn)行干預(yù)，機(jī)制仍不明確 。 重復(fù)經(jīng)顱磁刺激（ rTMS ）作為一種非侵入性腦刺激技術(shù)，已被 FDA 批準(zhǔn)用于抑郁癥等精神疾病的臨床治療，并在模擬航天環(huán)境中展現(xiàn)出調(diào)節(jié)情緒與認(rèn)知的潛力。然而， rTMS 在 太空環(huán)境下的作用靶點(diǎn)與分子機(jī)制 仍是未解之謎。

近日 ， 天津大學(xué)楊佳佳教授團(tuán)隊(duì)在國際神經(jīng)科學(xué) 期刊Molecular Psychiatry上發(fā)表了題為

Syn III participated in rTMS-modulated emotional rescue in the prefrontal cortex under simulated space composite environment

研究團(tuán)隊(duì) 構(gòu)建了模擬太空復(fù)合環(huán)境（ SSCE ）小鼠模型，以模擬長(zhǎng)期航天任務(wù)中的多重應(yīng)激。通過整合 全腦透明化成像、有限元模型分析、腦血流成像 ，系統(tǒng)揭示了前額葉皮層活性降低是情緒異常的關(guān)鍵。進(jìn)一步結(jié)合 基因組學(xué) 與靶向基因操控技術(shù) ，研究最終鎖定突觸蛋白 Syn III 是 rTMS 發(fā)揮情緒救援作用的核心分子靶點(diǎn) 。 結(jié)果 發(fā)現(xiàn)：

1. 太空環(huán)境降低前額葉皮層活性：為進(jìn)一步探究 SSCE 對(duì)全腦神經(jīng)活動(dòng)的影響，研究采用 全腦透明化成像技術(shù)（ FDISCO ）結(jié)合 c-Fos 免疫標(biāo)記，實(shí)現(xiàn)了對(duì)全范圍神經(jīng)元激活的高分辨可視化。 結(jié)果顯示， SSCE 暴露 4 周后， 15 個(gè)腦區(qū)的 c-Fos 表達(dá)發(fā)生顯著改變，涉及前額葉、海馬、嗅球、丘腦、下丘腦、中腦及后腦等多個(gè)情緒與認(rèn)知相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。其中，前額葉皮層（尤其是前邊緣皮層 PL 和眶額皮層 ORB ）的神經(jīng)元活性下降最為顯著。前額葉作為情緒調(diào)控的 “ 最高司令部 ” ，其功能抑制被認(rèn)為是 SSCE 誘發(fā)情緒異常的核心神經(jīng)基礎(chǔ)。

2. rTMS激活前額葉并改善腦血流異常：為進(jìn)一步明確 rTMS 是否能夠調(diào)控前額葉， 團(tuán)隊(duì)采用有限元建模構(gòu)建了真實(shí) 小鼠頭 模型，模擬磁場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)分布。結(jié)果表明， rTMS 在腦中誘發(fā)的電場(chǎng) 可覆蓋 前額葉皮層。 在體實(shí)驗(yàn)中，通過激光散斑成像與動(dòng)脈自旋標(biāo)記 MRI 發(fā)現(xiàn)， SSCE 暴露引起皮質(zhì)大靜脈血管直徑增大、血管分支增多，提示腦血管結(jié)構(gòu)重塑與血流動(dòng)力學(xué)異常。而經(jīng)過 2 周 10 Hz rTMS 干預(yù)后，這些異常被顯著逆轉(zhuǎn)，血管形態(tài)與血流分布恢復(fù)至接近對(duì)照組水平 。 這些結(jié)果從計(jì)算物理與生理影像雙重角度證實(shí)： rTMS 不僅能激活前額葉神經(jīng)元，還可調(diào)節(jié)太空環(huán)境引起的宏觀腦血管異常。

3. Syn III是關(guān)鍵調(diào)控分子：為解析 rTMS 起效的分子機(jī)制，研究對(duì) SSCE 暴露 2 周與 4 周的小鼠前額葉皮層進(jìn)行了 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（ RNA-seq ）。差異表達(dá)基因分析顯示，隨著暴露時(shí)間延長(zhǎng)，基因表達(dá)模式從氧化應(yīng)激與能量代謝相關(guān)通路上調(diào)，逐漸轉(zhuǎn)向突觸結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)基因下調(diào)。在眾多差異基因中，突觸蛋白 Synapsin III （ Syn III ）的表達(dá)變化尤為引人注目：在 4 周 SSCE 暴露后，其 mRNA 與蛋白水平均顯著升高，而 rTMS 干預(yù)可使其恢復(fù)至基線水平。 為驗(yàn)證 Syn III 是否參與 rTMS 的情緒調(diào)控作用，團(tuán)隊(duì)在 mPFC 區(qū)域進(jìn)行了病毒介導(dǎo)的 Syn III 過表達(dá)與敲低。行為實(shí)驗(yàn)表明：在 SSCE 暴露背景下，過表達(dá) Syn III 會(huì)削弱 rTMS 對(duì)抑郁樣行為的改善作用； 敲低 Syn III 則在一定程度上模擬了 rTMS 的抗抑郁效應(yīng)。這些結(jié)果提示， Syn III 是 rTMS 調(diào)控情緒行為的關(guān)鍵分子靶點(diǎn)。

4. Syn III與MAPK、PSD95、NR2B協(xié)同作用： 為進(jìn)一步探索 Syn III 的作用機(jī)制，研究檢測(cè)了多個(gè)突觸相關(guān)蛋白的表達(dá)。結(jié)果顯示， SSCE 暴露后： MAPK 表達(dá)顯著上調(diào)， rTMS 可使其恢復(fù)正常； PSD95 與 NR2B 的表達(dá)在 SSCE 中下降， rTMS 可上調(diào)其表達(dá)。免疫熒光共定位分析顯示， Syn III 與軸突標(biāo)記蛋白 SMI312 共定位，且與 MAPK 存在共區(qū)域分布，提示它們可能在突觸前與突觸后協(xié)同作用。這些結(jié)果說明， rTMS 并非通過單一分子起作用，而是通過 與其他突觸相關(guān)蛋白 共同促進(jìn)突觸可塑性與神經(jīng)保護(hù) 。

該研究不僅在 模擬航天環(huán)境下 建立了 “ 環(huán)境 ?→? 腦網(wǎng)絡(luò) ?→? 分子靶點(diǎn) ?→? 行為干預(yù) ” 的完整證據(jù)鏈，也為發(fā)展針對(duì)太空任務(wù)的情緒維持技術(shù)與地面抑郁類疾病的精準(zhǔn)神經(jīng)調(diào)控策略提供了全新靶點(diǎn)。

論文第一作者為天津大學(xué)醫(yī)學(xué)院 助理研究員 梁蓉、 孟靚輝 博士，通訊作者為楊佳佳教授 、 明東教授。

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41380-025-03393-3

制版人：十一

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