导读

全身体积描记系统（Whole Body Plethysmography, WBP）作为一项无创、高效的呼吸功能评估技术，不仅被广泛应用于呼吸系统疾病的基础与临床前研究，在神经科学领域同样大放异彩。呼吸受中枢神经系统的精密调控，呼吸频率、潮气量等参数的变化，往往是脑区激活、神经环路调控乃至脑损伤程度的重要"生理窗口"。本文将通过四个典型案例，展示WBP在咳嗽神经环路、阿片类药物成瘾与戒断、蛛网膜下腔出血后脑损伤、应激性失眠研究中的关键作用。这些研究不仅体现了WBP在无创呼吸监测、神经环路功能解析等方面的技术优势，也为神经科学研究的创新与治疗策略开发提供了重要依据。后续我们将持续推出更多WBP在不同领域中的应用案例，助力科研领域的创新与发展。

我们塔望科技自主研发的无约束全身体积描记系统（whole-body plethysmograph, WBP）可以对清醒自由活动的小动物进行肺功能及气道反应相关的测试。避免了创伤性气管切开术及麻醉的影响，使实 验过程简便快捷，并适合长期跟踪研究。

01咳嗽的神经环路研究

广州实验室罗富均教授团队（徐小珊为第一作者）在【eLife】发表研究论文"A brainstem circuit controls cough-like airway defensive behaviors in mice"。研究团队结合塔望科技全身体积描记系统（WBP）、音频和视频追踪技术，在清醒小鼠中建立了定量咳嗽行为研究范式：基于WBP记录的“吸气-压缩-呼气”三相气流模式并伴有特征性咳嗽声，即定义为一次咳嗽样事件。研究发现，尾侧脊髓三叉神经核（SP5C）的神经活动与咳嗽反应高度相关：抑制其活性可有效消除咳嗽反射，光遗传激活则可在无致咳刺激的情况下触发强烈咳嗽行为。该研究首次揭示了SP5C→VRG这一全新的脑干咳嗽调控回路，为慢性咳嗽、咳嗽高敏感性等临床难题提供了新的机制解释和药物靶点。

02药物成瘾与戒断研究

复旦大学脑科学研究院马兰院士团队在《Journal of Clinical Investigation》发表"Targeting mitochondrial dynamics of morphine-responsive dopaminergic neurons ameliorates opiate withdrawal"。该研究首次从线粒体稳态角度，解析了腹侧被盖区（VTA）吗啡激活的多巴胺能神经元在负性强化中的作用。研究人员使用塔望科技的全身体积描记系统（TOW-INT TECH Inc.）监测小鼠呼吸：注射吗啡（10 mg/kg）15分钟后呼吸频率显著降低，Mdivi‑1 预处理组小鼠吗啡给药后呼吸曲线与溶剂对照组无明显差异（图 12E）。以上结果说明：Mdivi‑1 可作用于中枢及外周系统减轻吗啡镇痛耐受，但对吗啡诱发的呼吸抑制无改善效果。

03脑损伤研究

上海中医药大学附属龙华医院梁倩倩研究员、王拥军教授团队在《Nature Communications》发表"Brain-cervical lymph node crosstalk contributes to brain injury induced by subarachnoid hemorrhage in mice"。该研究阐释了蛛网膜下腔出血（SAH）后，外渗红细胞经脑膜淋巴管引流至颈淋巴结、经Cathepsin S（CTSS）触发神经炎症的全新机制。实验中，为确认CTSS抑制剂LY3000328不影响呼吸功能，研究人员采用塔望科技WBP系统对自由活动小鼠进行无创呼吸频率监测，结果显示抑制剂组与对照组无显著差异，为抑制剂的安全性提供了生理学证据。

04睡眠与失眠研究

福建医科大学Li Chen团队在《Communications Biology》发表"Central amygdala somatostatin neurons modulate stress-induced sleep-onset insomnia"。该研究发现中央杏仁核（CeA）SST阳性神经元是应激性睡眠起始障碍的关键调控者：光遗传激活可显著缩短NREM→觉醒转换潜伏期，化学遗传抑制则可缓解应激诱导的失眠。研究中，团队使用塔望科技WBP-4M记录麻醉小鼠的潮气量与呼吸频率，并对CeA的SST+神经元施加蓝光刺激，结果显示呼吸频率由87.8次/分钟显著升至106.7次/分钟，表明该群神经元还参与调控应激相关的呼吸指标，进一步支持其在应激性睡眠障碍中的关键作用。

综上所述，塔望科技全身体积描记系统（WBP）在神经科学研究中展现出强大的功能性与适用性：无论是作为脑干神经环路的行为读出工具，还是用于药物呼吸安全性评价、脑损伤后生命体征监测，WBP都为研究者提供了精准、无创的量化指标，也为神经环路功能解析和治疗策略优化提供了可靠依据。后续我们也将持续分享WBP在更多领域的研究案例与应用进展，欢迎持续关注。

05参考文献

[1] Xu X, Nie X, Zhang W, et al. A brainstem circuit controls cough-like airway defensive behaviors in mice[J]. eLife, 2024, 13: RP102345. doi:10.7554/eLife.102345

[2] Jiang C, Huang H, Yang X, et al. Targeting mitochondrial dynamics of morphine-responsive dopaminergic neurons ameliorates opiate withdrawal[J]. The Journal of Clinical Investigation, 2024, 134(5): e171995. doi:10.1172/JCI171995

[3] Chen J, Wang J, Zheng W, et al. Brain-cervical lymph node crosstalk contributes to brain injury induced by subarachnoid hemorrhage in mice[J]. Nature Communications, 2025, 16(1): 8551.

[4] Yao W, Huang S X, Zhang L, et al. Central amygdala somatostatin neurons modulate stress-induced sleep-onset insomnia[J]. Communications Biology, 2025, 8(1): 381.