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大腦與時(shí)代的“錯(cuò)配”

2023-08-10 09:10:00潘楷文
世界博覽 2023年15期
關(guān)鍵詞:谷氨酸神經(jīng)細(xì)胞多巴胺

潘楷文

電影《憂郁癥》,講述姐姐克萊爾為了憂郁癥妹妹的婚禮盡了最大努力,但結(jié)果還是失敗了,這導(dǎo)致她們的家庭關(guān)系緊張,妹妹的婚姻關(guān)系破裂。與此同時(shí),一顆名為“憂郁”的行星正朝著地球而來。

抑郁這種負(fù)面情緒,本質(zhì)上是人類在原始社會進(jìn)化出的一套應(yīng)對環(huán)境、保障生存的機(jī)制。當(dāng)我們遭遇挫折和失敗的時(shí)候,就會伴隨出現(xiàn)抑郁情緒,這在我們祖先生活的那個(gè)時(shí)期,是能保命的。比如,在一次捕獵的過程中失敗了,并且你受傷了,這時(shí)候你就會感到深深的挫敗感,從而體驗(yàn)到抑郁情緒,這種情緒會讓你行動遲緩,還迫使你必須躺著好好養(yǎng)傷,如此才能保命。反之,如果你受傷了,還特別興奮,那就麻煩了,這會讓你下次去狩獵時(shí)陣亡的概率急劇上升。

另外,我們用于建立人際關(guān)系的一些高級情感,比如憐憫、敬畏、愧疚、難過,這些情感可以讓人與人之間建立深厚的感情。比如,一起去狩獵時(shí),有同伴不幸犧牲了,這時(shí)大家都沉浸在悲痛之中。等這些情感體驗(yàn)過去之后,你會發(fā)現(xiàn),你對這個(gè)團(tuán)隊(duì)的歸屬感更強(qiáng)了,團(tuán)隊(duì)在經(jīng)歷過共同的悲痛后,凝聚力可以讓團(tuán)隊(duì)爆發(fā)出驚人的戰(zhàn)斗力。

正因?yàn)橐钟羟榫w對于人類生存至關(guān)重要,基因就將抑郁情緒這種設(shè)定寫入了我們的“底層代碼”,我們的大腦就會按照基因“底層代碼”的程序來運(yùn)行,尤其是負(fù)面情緒,會在關(guān)鍵時(shí)刻,幫助人們快速應(yīng)對環(huán)境,從而保障生命。

未適應(yīng)的“底層代碼”

但是,情緒應(yīng)對環(huán)境有個(gè)前提條件,就是人們所面臨的環(huán)境,必須是相對簡單的,最好是“非黑即白”的那種。比如遇到危險(xiǎn),選擇“逃”或者“不逃”;聽到附近有獅子的叫聲, “躲”或者“不躲”。這些全是“二選一”的簡單場景,這種場景很適合人類社會的“狩獵時(shí)代”和“農(nóng)業(yè)時(shí)代”。

只不過到了工業(yè)化時(shí)代后,這套機(jī)制突然就過時(shí)了,變成了累贅和負(fù)擔(dān)。這就跟糖尿病和心血管疾病差不多,人類天生就喜歡高糖、高油、高脂肪的食物,這是為了最大限度地儲存能量,也是為了應(yīng)對之前社會的物質(zhì)匱乏,那時(shí)候基本上沒有糖尿病和心血管疾病。而工業(yè)化時(shí)代到來后,高糖、高油、高脂肪的食物就過剩了,于是就冒出來了一堆“現(xiàn)代病”。

抑郁癥也是一樣,自從人類社會的科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),物質(zhì)生活極大豐富,人類壽命不斷延長,環(huán)境發(fā)生了根本變化。尤其是進(jìn)入信息社會之后,人類的生活節(jié)奏不斷加快,并且面臨著越來越長的工作時(shí)間、越來越頻繁的工作變動、越來越快的社會變革。然而,我們大腦中的“底層代碼”沒變,但使用場景卻變了,這就出現(xiàn)了“錯(cuò)配”,我們再也不能依靠情緒這種“非黑即白”的機(jī)制來應(yīng)對現(xiàn)在的環(huán)境了,而負(fù)面情緒機(jī)制還在運(yùn)行。抑郁癥,也就必然出現(xiàn)了。

當(dāng)前,全世界有3.5億抑郁癥患者,一個(gè)人一生當(dāng)中患一次抑郁癥的概率更是超過了10%。而且,你會發(fā)現(xiàn),GDP越高生活條件越好的現(xiàn)代化社會,抑郁癥的發(fā)病率就會越高。

那么,抑郁癥會讓我們的大腦變成什么樣呢?科學(xué)家們利用功能核磁共振技術(shù)發(fā)現(xiàn),抑郁癥患者的大腦中,有五個(gè)區(qū)域出現(xiàn)了顯著變化,即海馬區(qū)、前額葉皮層,以及前扣帶皮層,這三個(gè)區(qū)域的體積變小、活動也減弱了;而杏仁核和韁核,體積和活躍度都增大了。但這種研究成果,對于抑郁癥的治療并沒有什么實(shí)質(zhì)性的用處,即使知道了大腦哪些結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,總不能把抑郁癥患者的腦袋撬開動手術(shù)吧。

正在科學(xué)家一籌莫展之際,一個(gè)全新的研究思路,打開了抑郁癥研究的困境,這就是大腦神經(jīng)信號定位與追蹤。簡單來說,我們的大腦實(shí)際上就如同一臺計(jì)算機(jī)的中央處理器,負(fù)責(zé)收集信息、處理信息、儲存信息,然后輸出信息。如果能搞清楚抑郁癥患者大腦內(nèi)部的信息高速公路是怎么鋪的,能定位和追蹤到大腦內(nèi)部是如何傳遞信息的,以及傳遞這些信息的神經(jīng)通路是什么,那么抑郁癥到底是哪里出了問題就弄明白了。

在20世紀(jì)五六十年代,美國生物化學(xué)學(xué)科有了長足地發(fā)展,科學(xué)家們開始嘗試用化學(xué)合成的辦法來制造藥物。藥店在美國的出現(xiàn)可以追溯到1 8 世紀(jì)初,但在20世紀(jì)已經(jīng)成為美國主街的標(biāo)志門面。

百憂解示意圖。氟西汀,也就是著名的百憂解的藥理簡視圖

但是,人腦擁有大約860億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞,每個(gè)神經(jīng)細(xì)胞又平均會和1000個(gè)其他的神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生接觸,這是一個(gè)萬億級計(jì)算量的網(wǎng)絡(luò),神經(jīng)細(xì)胞與神經(jīng)細(xì)胞之間連接的可能性太多了,怎么才能定位和追蹤呢?這要感謝神經(jīng)細(xì)胞與神經(jīng)細(xì)胞之間相互傳遞信息的化學(xué)信號,也就是神經(jīng)遞質(zhì)。我們經(jīng)常聽到的多巴胺,就是神經(jīng)遞質(zhì)。這里要介紹另一種重要的神經(jīng)遞質(zhì),血清素。

血清素與抑郁癥神經(jīng)通路?

在上個(gè)世紀(jì)50到60年代,美國生物化學(xué)學(xué)科有了長足的發(fā)展,科學(xué)家們開始嘗試用化學(xué)合成的辦法來制造藥物??茖W(xué)家合成了一種叫“異煙酰異丙肼”的化學(xué)物質(zhì),并用來治療肺結(jié)核。但在臨床實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),這種藥物還會讓患者情緒高漲,吃得好睡得香。后來,還真有精神科的醫(yī)生,把這種治療肺結(jié)核的藥物用到了抑郁癥的治療上,結(jié)果的確讓一些抑郁癥患者出現(xiàn)了明顯的好轉(zhuǎn)。

研究發(fā)現(xiàn),人體在服用“異煙酰異丙肼”后,大腦中的多巴胺、血清素、腎上腺素、去甲腎上腺素等,都會明顯升高。其中,最引人注目的就是血清素分子,并且越來越多的研究證據(jù)表明,血清素的確與抑郁癥之間存在影響關(guān)系。有神經(jīng)科學(xué)家想:既然“異煙酰異丙肼”明顯增加了血清素的分泌量,從而緩解了抑郁癥的癥狀,那能不能研發(fā)一種藥,專門來提高血清素的分泌量呢?沿著這個(gè)思路,科學(xué)家們開始對血清素進(jìn)行深入研究。

血清素正常情況下,一般存儲在神經(jīng)細(xì)胞的內(nèi)部。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞受到刺激,比如電信號或者化學(xué)信號時(shí),就會被“激活”,然后神經(jīng)細(xì)胞就像一個(gè)啟動起來的機(jī)器,將自己接收到的信息,以化學(xué)遞質(zhì)的方式,傳遞給其他神經(jīng)細(xì)胞。這其中就有血清素分子,它們就被神經(jīng)細(xì)胞釋放了出去。血清素釋放出去之后,它們根據(jù)接收到的神經(jīng)信號,定向喚醒某些特定的神經(jīng)細(xì)胞,并讓蘇醒過來的神經(jīng)細(xì)胞,繼續(xù)傳遞信息。

這在微觀世界就如同一場史詩級的馬拉松傳遞,但從宏觀世界看,這場傳遞,會在極短的時(shí)間內(nèi)完成。后來,科學(xué)家在血清素喚醒特定神經(jīng)細(xì)胞的過程中,發(fā)現(xiàn)了一種叫“血清素轉(zhuǎn)運(yùn)體”的蛋白質(zhì)。這種蛋白質(zhì),就是專門用來回收已經(jīng)釋放出去的血清素分子的,為了下次傳遞信息的時(shí)候接著用,別浪費(fèi)了。然后,科學(xué)家們非常大膽地設(shè)想:既然抑郁癥是因?yàn)檠逅靥倭耍俏覀兡懿荒馨堰@個(gè)“血清素轉(zhuǎn)運(yùn)體”蛋白質(zhì)“關(guān)掉”,不讓它工作了,如此,血清素分子不就沒法被回收了嗎?那大腦里血清素的總量,不就上去了嗎?

沿著這個(gè)思路,1972年美國禮來公司開發(fā)出了跨世紀(jì)的神藥——氟西汀,也就是后來鼎鼎大名的百憂解。80年代,這種藥物開始在歐洲和美國市場銷售,并很快成為全球市場上最受歡迎的抗抑郁藥物。在巔峰期,全世界有超過4000萬人靠它對抗抑郁癥。百憂解甚至還進(jìn)入了世界衛(wèi)生組織的基本藥物清單,納入到了100多個(gè)國家的基礎(chǔ)醫(yī)療服務(wù)當(dāng)中。

雖然百憂解在臨床實(shí)踐中拯救了數(shù)以千萬的抑郁癥患者,但百憂解也有副作用。這是因?yàn)榘賾n解屬于“無差別飽和轟炸”類型的藥物,直接把大腦內(nèi)所有的“血清素轉(zhuǎn)運(yùn)體”蛋白質(zhì)都給關(guān)停了,但血清素在大腦內(nèi)分布非常廣泛,要參與許多大腦正常的神經(jīng)活動,這就帶來麻煩了。有些患者在服用百憂解后,起效很慢,而且有頭疼頭暈等癥狀出現(xiàn)。那么,如何才能做到對抑郁癥的“精確打擊”呢?

這還要回到抑郁癥的神經(jīng)閉環(huán)上面來。首先,既然科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),抑郁癥患者的大腦中,海馬區(qū)、前額葉皮層以及前扣帶皮層,這三個(gè)區(qū)域的體積變小、活動也減弱了;而杏仁核和韁核,體積和活躍度都增大了。那么,就在這五個(gè)區(qū)域開始,找神經(jīng)傳導(dǎo)的“起點(diǎn)”,一點(diǎn)一點(diǎn)找。結(jié)果,科學(xué)家們首先在“韁核”這片腦區(qū)找到了線索,并發(fā)現(xiàn)該腦區(qū)是利用“谷氨酸”這種化學(xué)物質(zhì),向其他細(xì)胞傳遞信息的。接著,科學(xué)家們用了一種叫“熒光物標(biāo)記法”的研究方法,給“韁核”這片腦區(qū)標(biāo)記顏色,然后追蹤這些谷氨酸等化學(xué)遞質(zhì)跑哪里去了。利用這個(gè)方法,加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家發(fā)現(xiàn),從韁核神經(jīng)細(xì)胞跑出去的谷氨酸去了中腦,并參與抑制了那里釋放多巴胺的神經(jīng)細(xì)胞,讓多巴胺的釋放變少了。要知道,多巴胺減少,就意味著人動力的降低。

科學(xué)家們還發(fā)現(xiàn),負(fù)責(zé)生產(chǎn)和釋放血清素的神經(jīng)細(xì)胞,主要集中在大腦里一個(gè)叫作“中縫背核”的區(qū)域。血清素主要是用來喚醒特定神經(jīng)細(xì)胞的,而被喚醒的那些神經(jīng)細(xì)胞表面,專門有一個(gè)能用來接收血清素分子的蛋白質(zhì)受體,叫“血清素受體”,這種蛋白質(zhì),只接收血清素分子,就像一把鑰匙開一把鎖一樣。當(dāng)然“血清素受體”有很多種,其中最特殊的一種叫“血清素1A受體”,科學(xué)家在通過對小鼠的藥物試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),“血清素1A受體”跟抑郁情緒有密切關(guān)系,并且這種受體廣泛分布在海馬區(qū)域。要知道,海馬區(qū)域可是跟人的記憶有極為密切的關(guān)系的。

未來,會有越來越多先進(jìn)的抗抑郁藥物面世,而且副作用會更小。到那時(shí)候,抑郁癥就會如同小感冒一般,變得完全可控、可治療。

到這里,抑郁癥的兩條神經(jīng)通路找到了,一條是“韁核-谷氨酸-中腦-多巴胺”神經(jīng)通路;另一條是“中縫背核-血清素-海馬體”通路。那么,這兩條通路,到底有啥關(guān)系呢?北京生命科學(xué)研究所羅敏敏實(shí)驗(yàn)室利用光遺傳學(xué)技術(shù),通過對小白鼠的研究發(fā)現(xiàn),中縫背核神經(jīng)元跟獎賞機(jī)制有關(guān)。其中,血清素和谷氨酸這兩種神經(jīng)遞質(zhì)都參與了中縫背核神經(jīng)元獎賞信號的表達(dá),而且它們的角色側(cè)重點(diǎn)不同。谷氨酸主要提供了基本的獎賞動機(jī),而血清素則負(fù)責(zé)在更復(fù)雜、更具挑戰(zhàn)的任務(wù)情況下將這種獎勵維持在一個(gè)較高的水平。

在把抑郁癥的兩條神經(jīng)通路,以及兩條通路具體負(fù)責(zé)怎樣的功能,給拆解出來后,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),一切情緒都跟“多巴胺”這個(gè)獎勵機(jī)制有密切關(guān)系。而在當(dāng)下的環(huán)境中,我們的大腦因?yàn)椤板e(cuò)配”就出現(xiàn)了抑郁癥。而科學(xué)的發(fā)展,逐層深入,層層剝離,將大腦的底層代碼展現(xiàn)出來,也不再讓抑郁癥如此可怕,它同樣是可觸碰、可研究、可改變的。實(shí)際上,這些研究成果,已經(jīng)應(yīng)用在了抑郁癥藥物的開發(fā)上。未來,會有越來越多先進(jìn)的抗抑郁藥物面世,而且副作用會更小。到那時(shí)候,抑郁癥就會如同小感冒一般,變得完全可控、可治療。同時(shí),要想徹底減少抑郁癥發(fā)生的概率,我們還是要從心理層面去做工作,比如在藥物治療的基礎(chǔ)上,配合認(rèn)知行為療法,這樣會大幅度降低抑郁癥再次發(fā)作的概率。

(責(zé)編:南名俊岳)

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