亮点
- 突破性证据：虚拟感染的视觉暴露可以在健康成年人中触发可测量的免疫反应。
- 神经-免疫接口：人脑能够迅速处理视觉威胁，并在任何实际病原体接触之前激活免疫机制。
- 转化潜力：这些发现可能应用于PTSD治疗、疫苗增强和与年龄相关的免疫脆弱性研究。
研究背景和疾病负担
长期以来，人类免疫系统被视为一种反应性力量——只有在病原体突破物理屏障后才动员。然而，临床遭遇和公共卫生危机暗示了一种更微妙的互动：为什么一些人在仅仅目睹疾病迹象时就会经历生理应激甚至免疫变化？理解大脑和免疫之间的预期机制不仅具有理论意义，还可能影响传染病暴发管理、心理障碍和预防干预措施的设计。
研究设计
在2025年7月发表于Nature Neuroscience的一项标志性研究中，来自洛桑大学和日内瓦大学的研究人员招募了248名18-49岁的健康志愿者。每位参与者佩戴虚拟现实（VR）头显，暴露于三种类型的数字化身：1）健康个体，2）表现出恐惧表情的人，3）明显感染的个体，有可见的皮肤病变和类似疱疹的爆发。这些化身逐渐从五米外接近参与者，直到大约30厘米。在整个暴露过程中，高密度EEG测量了脑活动，血液样本分析了固有淋巴细胞（ILC）亚群，另一组接受了流感疫苗作为“真实感染”对照。
主要发现
结果令人震惊，对神经免疫学有重大影响：
1. 快速神经检测： EEG数据显示，当一个虚拟“感染”的化身在一米内接近时，顶叶和前运动皮层——负责整合空间和感觉信息的区域——在150毫秒内显示出特定的激活。这种预期的神经反应比典型的触觉触发反应快了一个数量级。
2. 免疫激活类似于真实感染： 特别是，ILC1（通常与早期抗病毒反应相关）减少，表明周围迁移，而ILC2和ILC前体细胞增殖。这些变化的幅度与真实流感疫苗组观察到的变化没有统计学差异，强调了虚拟暴露的生物学相关性。
3. 机制见解： 研究团队采用了多模态方法：
– EEG解码显示，大脑能够在距离上区分感染性和非感染性化身，依赖于近个人空间（PPS）网络——传统上用于碰撞避免，这里被重新用作“生物雷达”。
– fMRI数据确定了前岛叶、内侧前额叶皮层和下丘脑之间的动态连接——所谓的“显著网络”——随着感染性化身的接近而增强。动态因果模型证实，这种连接预测了随后的ILC激活程度。
– 血清分析通过质谱分析显示HPA轴激素（皮质醇、去甲肾上腺素）升高和花生四烯酸代谢物（包括前列腺素）的特定波动。基于这三种生化标志物训练的AI模型能够以71%的准确率预测个体免疫反应的幅度。
4. 反应的特异性： 只有具有明显感染特征的化身触发了这一级联反应。仅表现出恐惧表情的化身并未引发免疫变化，表明大脑可以区分情感/社会威胁与生物威胁。对溃疡和渗出物等视觉线索的敏感性可能反映了对传染性疾病迹象的进化厌恶。
5. 进化视角： 主要作者Andrea Serino将这种预先反应比作烟雾探测器——宁可对良性刺激过度反应，也不要错过真正的危险。这种过度谨慎可能在历史流行病期间赋予了生存优势。在大流行期间避免咳嗽个体的本能可能是这种回路的表现。
专家评论
共同研究者Camilla Jandus总结道：“免疫系统不再是孤军奋战的哨兵，而是与大脑共享情报的特种部队。” 这些发现开辟了新的途径：
- 精神病学应用： PTSD患者经常表现出持续的HPA轴激活和慢性炎症，可能由于过度活跃的威胁检测。基于VR的暴露疗法可能有助于校准这一轴。
- 疫苗设计： 传统疫苗需要数周时间才能产生适应性免疫反应，而先天淋巴细胞的神经启动发生在几分钟内。利用“神经免疫启动”可以提高疫苗效力，特别是在高风险群体中。
- 老年医学： 下一阶段将测试这种神经-免疫预期是否在老年人中得以保留，其中ILC功能和神经威胁检测可能会下降，这可能解释了感染易感性的增加。
结论
这项研究首次直接证明，没有实际病原体暴露的情况下，感染的视觉预期可以动员人类的真实免疫防御。大脑与免疫之间的交流比以前认识到的更快、更具体、更进化根深蒂固。这些发现最终可能为疾病预防、行为健康和免疫治疗提供新的策略。未来的研究应解决这些反应的持久性和在不同人群中的适用性。
参考文献
Trabanelli S, Akselrod M, Fellrath J, Vanoni G, Bertoni T, Serino S, Papadopoulou G, Born M, Girondini M, Ercolano G, Ellena G, Cornu A, Mastria G, Gallart-Ayala H, Ivanisevic J, Grivaz P, Paladino MP, Jandus C, Serino A. Neural anticipation of virtual infection triggers an immune response. Nat Neurosci. 2025 Jul 28. doi: 10.1038/s41593-025-02008-y.