你不能不知道的大腦傳奇青少年心理健康現(xiàn)狀故事

來源：機器之心

本文選自《紐約客》，作者johncolapinto，重磅文字介紹發(fā)明光遺傳學的科學奇才karldeisseroth。

壹個周伍的早上，60歲的sally女士如約來到斯坦福大學生物技術(shù)系的精神病學家兼神經(jīng)科學家karldeisseroth處就診。sally女士從小就患有重度抑郁，嘗試過各種常規(guī)療法——心理咨詢、藥物、甚至電擊療法，但無壹奏效。7年前，她被介紹給deisseroth。deisseroth采用非常規(guī)藥物和腦刺激相結(jié)合的方法來治療自閉癥和重度抑郁。并且，他只接收其它療法都不見效的患者。

根據(jù)deisseroth的建議，外科醫(yī)生在sally的鎖骨下植入了壹個電池驅(qū)動的小東西，按固定頻率向迷走神經(jīng)發(fā)送壹陣陣電流。迷走神經(jīng)把信號傳遞給大腦深處的壹個結(jié)構(gòu)，那里被醫(yī)生認為是調(diào)控情緒的地方。這種迷走神經(jīng)刺激（vns,vagus-nervestimulation）的方法本來用于治療癲癇，現(xiàn)在已經(jīng)得到美國食品藥品監(jiān)管局（fda）的許可，可以用于sally所患的這類難治性抑郁癥。但是，它起效的作用機制尚不清楚。sally說，vns改變了她的生活，除了有少許時間情緒壹落千丈外，只經(jīng)歷了幾次「小消沉」。

sally坐到deisseroth對面時，似乎正在經(jīng)歷這樣壹次「消沉」。

「實在發(fā)生了太多事，」她說。最近，她遭遇了壹次暈厥，她的醫(yī)生認為可能跟血壓下降有關(guān)，她只好極不情愿地決定不再開車，直到弄明白到底是怎么回事為止。而且她走路也有困難；她已經(jīng)把膝蓋手術(shù)排上了日程，但手術(shù)令她害怕。

「嗯，確實有很多事需要考慮?！筪eissoroth說，輕輕地，但是語調(diào)積極，試圖扭轉(zhuǎn)sally的低落情緒。「血壓不是特別低，」他瀏覽著她的報告說，「所以，并沒有我之前想的那么嚴重啦。」談到sally暫時不開車的決定，他說：「在弄清楚情況前，做這個決定是明智的。」他又補充道：「你也還在參與社交活動，我覺得這非常重要?！?/p>

sally沒能平復。她說：「情緒低落，像螺旋形壹樣直墜谷底。」她還提到自己的失眠、噩夢和食欲不振。

「沒有自殺的想法吧？」他問道。

「嗯，沒有，」她說。突然，她急切地提出了增大vns電流的要求：「拜托了，可以增加到到1.5嗎？」她壹直在接受1.2毫安的電流，每5分鐘刺激30秒，但現(xiàn)在這個量已不再讓人感覺到效果了。

討論壹會兒后，deisseroth說：「你對這個裝置很耐受，我想我們可以提高壹點點?！?/p>

他遞給sally壹個程序棒，有點像游戲機wii的手柄。她把寬平的壹端對準左側(cè)鎖骨，放在植入裝置上。deisseroth則從桌上拿起壹個手機似的東西，像輸入短信壹樣點擊著屏幕——這是程序棒的控制器。隨后，程序棒發(fā)出輕微的顫聲。sally說，「我能感覺到它?！?/p>

「不過這次你并沒有咳嗽，這很好?！顾f。

除了容易帶來咽喉的問題，vns還有其它副作用。比如說，它可能會激活目標區(qū)域以外的細胞，從而影響認知。因此，在提高了電壓以后，deisseroth開始詢問sally壹些問題，來考察她的認知，比如當天的日期以及就診路上經(jīng)過了哪些小鎮(zhèn)，再讓她從100開始7個7個地倒數(shù)。她都做到了?！负芎?，認知沒問題?！顾f。

短短幾分鐘之后，sally就經(jīng)歷了明顯的改變。她舒展了眉頭，面帶微笑，開始聊去年圣誕假期的開心事，以及她最近在youttube上看到的關(guān)于deisseroth的視頻。她興奮地說：「6月在nih（美國國立衛(wèi)生研究院）的時候，你在講臺上的表現(xiàn)，哇！簡直棒極了！」直到電擊結(jié)束，deisseroth把她送到外面的候診區(qū)，微笑都壹直掛在她的臉上。

事后，deisseroth告訴我，sally的反應(yīng)很好地證明了vns療法的有效性，同時也為他的另壹部分工作——神經(jīng)科學提供了意義非凡的洞察。他說：「當我坐在病人面前聽他們講述自己的感受時，我的注意力非常集中。這是我的假說和思想的源泉?！?/p>

43歲的deisseroth喜歡穿著平常的體恤衫、牛仔褲和磨砂皮夾克，開著撞了幾個凹坑的灰色雪佛蘭皮卡，所以很容易被誤認為是有點邋遢的創(chuàng)意寫作教授。他曾作為實習醫(yī)生首次遇到精神分裂癥病人的時候，deisseroth筆下那人的胡言亂語是「精神病院里的芬尼根守靈夜」，這種「受難獨語」同時觸發(fā)了「科學和藝術(shù)，貳者不可分離地融合為壹個念頭，就好像在聽杰拉德·曼利·霍普金斯（gerardmanleyhopkins）的詩歌，只不過這些詩歌的主題全都換成了神經(jīng)生物學?！?/p>

deisseroth出生于波士頓，叁年級的時候，老師讓全班同學每人選壹首詩背誦。deisseroth打開他的詩選，隨便看了壹下《未選擇的路》（譯注：robertfrost作品），然后舉起了手。老師說你得先記住這首詩才行，他說已經(jīng)記住了，然后背了出來。老師難以置信，那節(jié)課剩下的時間里都在讓他快速看詩然后背誦。deisseroth說：「變得像馬戲團表演了?！?/p>

16歲時，deisseroth高中畢業(yè)，得到了壹份哈佛的獎學金，打算主修創(chuàng)意寫作。但是最后他拿到了生物化學學位，20歲時被斯坦福大學的醫(yī)學和哲學雙料博士項目錄取。他想要更好地了解人類本性，于是決定攻讀神經(jīng)科學的博士?！肝业哪繕瞬⒉皇敲棵朊織l通路上能夠傳遞多少比特的信息，而是情感從何而來？人為何會被言語鼓舞？想象力是怎么回事？——這可能是受文學的影響?！?/p>

在攻讀博士期間，他研究了神經(jīng)元突觸活動傳遞到細胞核、從而影響基因表達的機制。1998年，deisseroth完成了學位論文，后來又在《神經(jīng)元》（neuron）和《自然》（nature）上發(fā)表了壹系列文章。

deisseroth最初打算成為壹名神經(jīng)外科醫(yī)生，但在精神科壹次為期4周的義務(wù)輪班后，他改變了主意。他的第壹個病人患有分裂情感性障礙，在他的短篇小說中，他把這個人的言談與《芬尼根守靈夜》相提并論。deisseroth為他開了強效的抗精神病藥物和心境情緒穩(wěn)定藥物，但那個病人的病情仍然沒有好轉(zhuǎn)，根本無法離開精神科病房。deisseroth感到失望，但又被迷住了?！甘俏粗鹱×宋?，」他說?！肝铱辞辶四且季€理解的曙光究竟將出現(xiàn)在多遠之外的地平線。」

在實習期間，他費盡心力想?yún)f(xié)調(diào)好實驗室研究和他病房里的病人。malenka回憶道：「他會花壹整天探視病人，然后沖回我的實驗室，花4到5個小時開展實驗?！咕癫W對疑難雜癥的觀點讓他感到沮喪——譬如重度抑郁癥、精神分裂癥和自閉癥等，因為這些看法其實都受制于大腦機制研究的不足。

1979年，franciscrick在《科學美國人》發(fā)表了壹篇文章，提出了他對腦科學前景的期望。多年來，deisseroth壹直在考慮利用視蛋白來使活體動物的神經(jīng)元具有光敏感性。

2004年夏天，deisseroth在斯坦福大學開設(shè)了自己的實驗室，并聘用了壹名出色的博士生。這位博士生名叫張峰，早年曾在壹個基因療法實驗室工作過。把藻類視蛋白引入腦細胞是壹項精細的工作，而張峰似乎就是這項工作的理想人選。

deisseroth和他的同事面臨著壹系列的挑戰(zhàn)。他們費了很多功夫把視蛋白標的在特定的腦細胞上——比如說，那些和睡眠、記憶或焦慮有關(guān)的細胞。最終，他們設(shè)計了壹種方法，可以把壹小個dna片段附著在視蛋白上。接下來，他們需要找到把閃光傳送至大腦深處的途徑，于是決定采用連接有激光貳極管的光纖導線。2005年底，他們開始初步試驗，以測試這種方法是否能控制小鼠的行為。他們的第壹個實驗涉及和睡眠有關(guān)的區(qū)域——下丘腦中的細胞。他們誘導實驗動物入睡后，在他們的大腦深處閃爍藍光，然后小鼠們就醒了——至少在某種程度上算醒了。張峰說：「那是壹種非常不起眼的變化，動物們會抽搐壹下，然后又沉入睡眠?！顾麄儽緛砥诖氖酋r明強烈的反應(yīng)，這差距也太遠了。

2009年春天，deisseroth的研究生vivianagradinaru發(fā)表了壹篇論文，用光遺傳學來操控嚙齒類動物，從而精確地確定了與帕金森病有關(guān)的神經(jīng)連結(jié)。不久以后，張峰也參與了發(fā)表在《科學》雜志的壹篇論文，論文研究了高度特異性的多巴胺神經(jīng)細胞在獎賞感覺中所扮演的角色，這對藥物上癮的研究有著特殊的重要性。他們在《自然》雜志上發(fā)表的兩篇論文則顯示了細胞在精神分裂癥和自閉癥相關(guān)的腦活動中所扮演的角色。這些論文，壹篇又壹篇，發(fā)表速度極快?！高@正是人們所需要的，」deisseroth告訴我，「它引領(lǐng)著整個世界?！?/p>

garylynch是加州大學爾灣分校的精神病學及人類學教授，也是研究記憶的專家。他說，光遺傳學現(xiàn)已成為神經(jīng)科學不可或缺的工具?！杆顝姶蟮哪芰κ?，讓你能夠在壹堆種類混雜的神經(jīng)細胞中，準確地刺激到你想要的類型」——比如說，在杏仁核中的某些部位，負責情緒、記憶和社交的神經(jīng)全都混在壹起。因此，過去的杏仁核實驗存在很多問題。lynch說：「當你用電極刺激它時，你確實會獲得壹些結(jié)果，但是你并不知道這是哪種神經(jīng)產(chǎn)生的結(jié)果。」

在近期的壹個實驗中，deisseroth研究了抑郁癥的壹個主要癥狀——無法從曾經(jīng)喜歡的活動中獲得愉悅。比如說，比起普通水，老鼠更喜歡糖水，但是經(jīng)過幾星期deisseroth稱之為「溫和無痛的緊張」狀態(tài)之后，它們不再關(guān)心自己喝的是什么水。通過檢測它們大腦中的通路，deisseroth追溯到了與它們的漠不關(guān)心有關(guān)的神經(jīng)連結(jié)，并分離出了相關(guān)的細胞和連結(jié)。由于我們和老鼠在這些通路上擁有許多相同的蛋白標志物，針對這些神經(jīng)回路的藥物有望消除壹些之前難以緩解的癥狀?！高@是臨床精神病學的必然方向——把治療更多地聚焦于癥狀上。」deisseroth對我說。許多精神病學家希望，未來的藥物能從緩解所有癥狀的萬能藥（如百憂解）轉(zhuǎn)向針對不同失調(diào)癥均會出現(xiàn)的具體癥狀，比如焦慮。他說：「病人的病究竟屬于什么類型，這其實不重要。重要的是，癥狀是什么，有什么藥物能夠幫助緩解這些癥狀？」

deisseroth也在臨床實踐中把他從光遺傳學實驗中獲得的知識應(yīng)用到病人身上。在近期的壹次治療中，他遇見了壹位高挑、儒雅、70多歲的男士，他患有重度抑郁，并伴隨有帕金森癥。且稱他為henry。當deisseroth診治henry的時候，他想到了他的小鼠實驗——該實驗顯示類似抑郁的狀態(tài)與缺乏多巴胺神經(jīng)元有關(guān)。壹年前，他給henry開了壹種針對多巴胺系統(tǒng)的藥片。他告訴我：「只針對多巴胺系統(tǒng)的藥物很少用于抑郁癥，但是對他的效果非常好?！乖谥委熤校琱enry描述了壹個很顯著的改善。在用藥之前，他已經(jīng)無法下定決心在房間里踱步；但最近的每個早上，他都有做拉伸運動。他告訴deisseroth：「我再也不想著過去的事情，所以我感到了積極的力量。」

在治療結(jié)束的時候，henry描述了他最抑郁時候的狀態(tài)。他說，所有事物都可能讓他充滿無望和恐懼。他指著桌子說：「有可能只是壹個物體。比如那張紙。它可以讓我惱羞成怒，但完全想象不出是為什么?！?/p>

deisseroth壹直在他的筆記本電腦上打字，聽到henry說這話，就抬起頭說：「那是壹個很棒的句子！僅僅看著壹個物體就讓你感覺糟糕。我從沒聽過其他病人說過這樣的話，生動透徹地描述了它觸動壹切感知、行動和感受的方式?！?/p>

后來，當我們驅(qū)車返回實驗室時，我問起deisseroth剛才激動的反應(yīng)。henry的句子究竟是讓作為作家的他感興趣，還是讓作為科學家的他感到很有用？deisseroth說：「是作為科學家的我感到很有用。我馬上就想到了現(xiàn)在應(yīng)該進行什么動物實驗。例如，用光遺傳學關(guān)閉多巴胺神經(jīng)元是否能讓動物對以前態(tài)度中立的物體產(chǎn)生厭惡情緒。」這時，他把車停在那座建筑前，說：「我現(xiàn)在就要進去對壹個學生說：『來，做這個實驗』?！?/p>

最近幾十年，研究者把大腦想象為壹鍋神經(jīng)化學物質(zhì)濃湯，其正常運作依賴于這些化學物質(zhì)的平衡。心理疾病被認為是「化學失衡」造成的——比如說，特定突觸釋放的某種神經(jīng)遞質(zhì)數(shù)量出現(xiàn)了錯誤。在光遺傳學和clarity技術(shù)之前，這些方法的局限性就已經(jīng)很明顯了。deisseroth對我說：「如果你認為『抑郁癥是因為血清素不足引起的』，那么，增加血清素的任何手段都應(yīng)該是抗抑郁的。但這不是真的。所以你不能在這個層面去解釋。精神病或者精神分裂癥也是這樣。有些情況符合化學模式，有些不符合」。

神經(jīng)科學家開始漸漸相信，認識大腦運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵就在它的神經(jīng)回路中，以及分離的各個腦區(qū)之間賴以交流的神經(jīng)纖維長程投射。照這種觀點，精神障礙是由于大腦線路的短路或者斷路所引起的——deisseroth的創(chuàng)新正是為這些回路連接的確定和描述做出了貢獻。

「這些都是非常重要的問題。只是現(xiàn)在想知道答案，還為時過早」。