心脏的正常功能是由我们身体的控制中心——大脑——通过错综复杂的神经网络来维持的。当这种交流中断时，就会导致心脏病，包括心脏病发作、心源性猝死和血液供应问题。作为一个附加的安全层，心脏有自己的“小大脑”，称为心内神经系统（ICN），用于监测和纠正通讯中的任何局部干扰。ICN对心脏健康至关重要，甚至可以在心脏病发作时保护心肌。但目前还不清楚ICN究竟是如何发挥这些作用的，因为组成ICN的神经元的组织结构还不清楚。此外，我们也不知道它们在心脏中的位置，它们是如何相互连接的，以及它们的分子特性是什么。
在5月26日发表在《科学》杂志上的一项突破性的研究中，托马斯杰斐逊大学的研究人员和他们的合作者以前所未有的细节回答了这些问题。
ICN在我们的理解中代表了一个很大的空白，介于神经学和心脏病学之间，研究人员的目标是通过提供ICN的解剖结构来弥合这一鸿沟。这次所创造的是心脏神经系统的第一个全面路线图，其他研究人员可以参考该路线图，以解决ICN中不同神经元的功能、生理学和连接性等一系列问题。
这项研究利用了两种方法，其中一种方法涉及一种叫做刀锋扫描显微镜（KSEM）的新成像技术，该技术允许研究人员建立整个啮齿动物心脏的精确三维模型，这也是该技术首次用于心脏研究。第二种方法是利用激光捕获显微切割技术对单个神经元进行基因表达分析，并在心脏的三维结构中绘制它们各自的位置图。
三维地图揭示了迄今未知的ICN复杂性。研究人员发现，组成ICN的神经元分布在心脏底部（顶部）的一个连贯的簇带中，心脏的静脉和动脉在这里进出，但也沿着心脏后部的左心房延伸。它们靠近某些关键的心脏结构，比如窦房结。我们知道窦房结在创造心率或速度方面很重要，但看到周围神经元的聚集是研究人员一直怀疑但从未确定的事情。
对单个神经元的基因表达分析也指出了先前未知的分子特性或表型多样性。他们发现有几种不同类型的神经调节剂和受体存在。这意味着，我们的心脏中不仅有能关闭和开启活动的神经元，还有能微调ICN活动的神经元。
在比较雄性和雌性大鼠心脏时，研究人员还发现，神经元在空间和基因表达上的组织方式存在性别差异。这可以帮助我们解释男性和女性心脏病的一些差异。他们现在正试图建立一个猪心脏内部神经系统的三维模型，这个模型在解剖学上甚至可以与人类心脏相媲美，以进一步探讨这些问题。
研究团队的最终的希望是为人类的心脏绘制一张三维地图，无论是在健康方面还是在疾病方面，以为未来的研究提供了无限可能的基础。