我们熟知人体拥有多种“天然节律”——从睡眠与清醒的循环，到血液在大脑中的脉动节奏，再到心率与呼吸的协调。而如今，科学家提出，一个长期被忽视的关键可能藏在我们的肠道之中。
加州大学圣迭戈分校（University of California San Diego, UCSD）的研究团队在最新发表于 Physical Review Letters 的论文中指出，肠道中有节律的肌肉收缩——也就是推动食物前行的“蠕动波”——或许能帮助解释大脑中血管如何实现同步扩张与收缩。
在大脑活动过程中，当神经元被激活时，微小的血管（称为小动脉，arterioles）会扩张，以便为局部区域提供更多的氧气和营养。这些血管常常呈现出“同步跳动”的现象，但其背后的物理机制长期未明。
UCSD团队从消化系统中找到了新的线索。研究人员发现，肠道的蠕动运动其实是由一系列相互“耦合”的振荡单元所产生的节律波。这些波动之间的互动形成了“阶梯状”的节律结构——每一段肠管都在“倾听”邻近区域的节奏，从而实现平滑的整体运动。
“Coupled oscillators talk to each other and each section of the intestine is an oscillator that talks to the other sections near it（耦合振荡器会相互交流，而肠道的每一段都像一个振荡器，与邻近部分沟通），”论文合作者、UCSD物理学教授 Massimo Vergassola 在新闻稿中解释道。
他指出，与传统物理系统中频率相似的“均质振荡器”不同，肠道（以及大脑）中的振荡单元频率各异，但依然能够形成有序的节律同步。通过数学建模，研究人员证明，当这些振荡单元的频率接近时，它们能够“锁定”彼此的节奏，从而产生连续而分层的节律模式，就如同肠道中食物平滑推进的过程。
“过去的数学模型只能给出近似解，但无法真正描述这些节律之间的‘分界点’以及分界处发生的动力学变化，”UCSD物理与神经生物学教授 David Kleinfeld 表示，“而我们此次的研究首次捕捉到了这些‘断点’的结构，这是一个关键性的发现。”
这项研究不仅有助于揭示大脑血管节律同步的基本原理，也可能为理解肠道动力障碍等疾病提供新的思路。
Kleinfeld 总结道：“大脑的复杂程度远高于肠道，但科学的魅力就在于此——当你追问一个问题，它会引出另一个更深的问题；当你解开这个问题，又能回到最初的起点，获得新的启示。”
参考文献：Marie Sellier-Prono et al, Defects, Parcellation, and Renormalized Negative Diffusivities in Nonhomogeneous Oscillatory Media, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/8njd-qd14. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2502.09264
编辑：王洪
排版：李丽
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