雖然大腦和脊髓有其自身專門的免疫細胞隊伍，但外周免疫系統配備了更龐大的蛋白質、細胞和整個器官（如脾臟）的軍團，以抵禦入侵者。過去十年，研究人員在理解外周免疫系統如何影響神經活動方面取得了巨大進展：即源自中樞神經系統外部的免疫訊號如何影響認知過程、社會行為、神經退行性變等等。事實上，他們已經瞭解到，來自外周的免疫細胞會定期巡邏中樞神經系統並支援其功能。在最近的一項研究中，研究人員首次表明，正如大腦記住人、地點、氣味等等一樣，它也會儲存他們所謂的身體過去感染的“記憶痕跡”。重新啟用編碼這些資訊的相同腦細胞足以迅速召喚外周免疫系統來防禦高風險組織。
在某些方面，這並非完全令人驚訝。很明顯，外周免疫系統能夠保留有關過去感染的資訊，以對抗未來的感染——否則，疫苗就不會起作用。但以色列理工學院的神經免疫學家、該論文的資深作者阿西婭·羅爾斯表示，這項研究擴充套件了經典免疫記憶的概念。最初，她對大腦能夠儲存免疫活動痕跡並利用它們來觸發如此精確的反應感到震驚。“我感到非常驚訝，”她說。
羅爾斯的團隊專注於一個名為腦島皮層的腦區，該區域透過內臟訊號（如溫度、疼痛、飢餓以及研究人員推斷的免疫活動）來感知身體的內部狀態。他們研究了患有結腸炎（一種腸道炎症）的小鼠品系，並使用熒游標記來拍攝腦島皮層中在感染期間變得活躍的腦細胞群體的快照。
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在感染和免疫反應消退後，研究人員給小鼠注射了一種藥物，人為地重新激活了那些相同的腦細胞群體。他們對所看到的結果感到震驚：重新啟用後，腦島皮層引導免疫系統在最初炎症部位的腸道中發起有針對性的反應——即使那時，沒有感染、組織損傷或病原體引發的區域性炎症。大腦保留了某種感染記憶，並準備重新發起戰鬥。
“這個結果讓我們大吃一驚，因為我們真的沒有預料到，”該論文的第一作者、以色列理工學院的塔瑪·科倫說。“我想，這是我們的頓悟時刻。”
在患有腹腔感染的小鼠中重複實驗產生了類似的結果。然而，腦島皮層如何與器官交流以刺激免疫反應仍不清楚。
為了開始回答這個問題，研究人員使用熒光示蹤劑繪製了允許大腦與腸道和腹腔交換資訊的神經連線圖。科倫懷疑，這種通路只是一種溝通方式。她說，腦島皮層也可能向身體的組織內膜傳送訊號或調節激素水平，以幫助重新啟用免疫反應。
范斯坦醫學研究所所長、神經外科醫生凱文·特雷西表示，儘管可能還有其他大腦區域參與其中，但腦島皮層是正確的起點，他沒有參與這項研究。特雷西在 20 世紀 90 年代表明，連線到腦幹的特定神經可以與外周免疫細胞對話，並在免疫反應損害身體之前將其抑制。這種現象現在被稱為炎症反射，是神經迴路可以控制外周免疫系統的第一個證據。它現在正被用於治療類風溼性關節炎等自身免疫性疾病。
特雷西說，這項研究提供了“無可辯駁的”證據，證明中樞神經系統可以控制外周免疫系統。“這對神經科學和免疫學領域來說是一項極其重要的貢獻。”
正如研究人員已將感覺和運動處理追蹤到特定的大腦區域一樣，特雷西懷疑也存在類似的免疫資訊神經“地圖”。他說，這項研究是該地圖的第一個直接證據。“看到接下來會發生什麼，將非常令人興奮，”他補充道。
羅爾斯的實驗室已經開始根據其團隊的發現設計治療慢性腸道炎症的臨床試驗。許多腸道疾病，如炎症性腸病，是由壓力或強烈情緒引發的。研究人員認為，這會導致腦島皮層中的神經元錯誤放電，重新啟用免疫記憶並引發錯誤的免疫反應。他們透過簡單地減少腦島皮層的啟用，成功地緩解了小鼠的結腸炎，他們懷疑將人類患者置於功能性磁共振成像機器中，並教導他們有意識地減少該區域的活動，可以減輕腸道炎症，減少對藥物的依賴。羅爾斯解釋說，讓大腦做出反應，將是她的團隊所能期望的最平衡和個性化的反應。