正如生理學家伊萬·巴甫洛夫（Ivan Pavlov）在19世紀90年代所展示的那樣，習慣性地在吃飯時間聽到鈴聲的狗會成為經典的條件反射，只要一聽到鈴聲就會流口水。 它們的大腦學會將鈴聲與食物聯繫起來，並指示唾液腺做出相應的反應。

一個多世紀后的今天，神經免疫學家阿斯亞·羅爾斯在《細胞》雜誌上發表的一篇論文中表明，一種類似的條件反射延伸到了免疫反應。 她在以色列海法理工學院的團隊在小鼠身上使用最先進的遺傳工具，確定了在實驗誘導的腹部炎症期間變得活躍的大腦神經元。 後來，研究人員表明，重新刺激這些神經元可以再次引發相同類型的炎症。

紐約曼哈塞特的神經外科醫生兼范斯坦醫學研究所所長凱文-特西說：”這是一項傑出的工作。 它確定了免疫學記憶的經典概念可以在神經元中得到體現。 他說，在羅爾斯之前的其他人已經提出，大腦可以記憶和檢索免疫反應，但”她證明瞭這一點”。

數十年的研究和日常經驗為身心之間的相互作用提供了引人注目的例子。 大約在巴甫洛夫用流口水的狗做實驗的時候，美國醫生約翰·麥肯齊看到他的一個病人在看到一朵人造玫瑰時喉嚨發癢並掙扎著呼吸，這表明對花粉存在的感知足以激起她的過敏癥狀。 在20世紀70年代，科學家們在對大鼠進行味覺厭惡實驗時發現了類似的現象。 他們反覆給動物服用一種免疫抑製藥物和人工甜味劑糖精;最後，他們發現只用糖精就可以抑制動物的免疫活動。 我們中的許多人都能回憶起曾經讓我們感到噁心的食物的氣味就會重新引發噁心的時候。

但負責這些心身反應的機制一直是模糊的。 羅爾斯說，這種經歷”不能像我們所知道的那樣由免疫學記憶來指導”。 她說，相反，這些免疫反應似乎是從大腦中開始的。 “不知何故，有這些想法啟動了真正的生理過程”。

近年來，羅爾斯的實驗室已經開始掌握思想和情緒如何影響身體健康。 2018年，她和她的同事們報告說，刺激小鼠大腦愉悅中心的神經元使抑制身體防禦的免疫細胞亞群失效;這些動物的腫瘤生長減緩。 在5月發表的一項研究中，她的團隊發現，啟動結腸中的特定神經可以防止血液中的免疫細胞進入組織–提供了一種大腦控制局部炎症的機制。

鑒於這些神經元群體如此精確地調節免疫活動，羅爾斯無法想像大腦會在不知道其狀態的情況下控制一個系統。 她說：「所以我們想看看大腦是如何代表免疫系統的狀態的。

她的團隊專注於島狀皮層，這是大腦深處的一個結構，處理疼痛、情緒和身體內部的物理感覺。 “羅爾斯說：”免疫系統是這種相互感知資訊的一部分，這將是非常合理的。

為了弄清這是否屬實，研究人員在實驗室小鼠的飲用水水中加入了一種化學物質，讓它們患上了為期一周的結腸炎。 這種化學物質破壞了結腸的內壁，並引發了免疫細胞對這種損害的湧入，然後這種損害就失去了控制。 羅爾斯和她的團隊對小鼠的基因進行了修改，使其能夠在炎症達到頂峰的那一天對活躍的神經元進行螢游標記，照亮腦島的細胞。 然後他們使用第二個基因工具來做一些更有力的事情。 他們在被啟動的腦島細胞上放置了一個分子開/關開關。

然後羅爾斯和她的同事們等待著。 在結腸炎消退和小鼠恢復的幾周后，研究人員使用他們的開關重新啟動神經元–並在結腸中引發了類似的炎症反應。 他們在被誘導發生不同炎症的小鼠身上看到了類似的結果，即腹腔內的腹膜炎。

羅爾斯說，由神經刺激引發的免疫反應”讓人想起了最初的”疾病狀態。 這種相似性延伸到了分子水準。 在誘發腹膜炎的小鼠中，攜帶特定受體蛋白的白細胞在原始炎症和後來誘發的炎症期間在腹腔內變得更加豐富。

研究人員還觀察到相反的效果。 當他們轉而抑制最初的一組激活的神經元時，動物的疾病癥狀並不那麼嚴重。 這表明，即使在化學誘導的炎症期間，來自大腦的信號可能有助於決定其嚴重程度。

在一組神經映射實驗中，研究小組確定，在最初的炎症期間啟動的腦島神經元實際上”有辦法將資訊一直傳遞到結腸”，羅爾斯說。

與迷走神經系統不同，羅爾斯機制中的島狀神經元能感知炎症，記住這種免疫狀態，並能重新啟動它。 這種行為更像是巴甫洛夫條件反射，而不是負反饋反應。 迷走神經就像汽車的剎車線，而羅爾斯的研究表明”有一個司機，有一個人在決定是踩刹車還是踩油門”。

然而，正如羅爾斯和她的同事在他們的論文中指出的那樣，他們還不能說島狀神經元對炎症的”記憶”是否以某種方式描述了免疫反應本身，或者它是否是來自發炎的身體組織的感覺的記錄–實際上，是對這種炎症生病的感覺的記憶。 他們也不能排除大腦的其他部分也可能參與記憶免疫反應的情況。

新的發現也顛覆了常見的自上而下的大腦觀點。 大多數人傾向於認為，『我們是如此聰明，我們決定做什麼，』然後我們讓我們的身體去做，但這不是神經系統的工作方式。 相反，大腦接收並綜合有關身體變化的資訊–感染、發燒–並作出反應。

羅爾斯的工作表明，「大腦與免疫系統是不可分割的。 “