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(jī)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(xué)的科學(xué)奇才karldeisseroth。

壹個(gè)周伍的早上，60歲的sally女士如約來到斯坦福大學(xué)生物技術(shù)系的精神病學(xué)家兼神經(jīng)科學(xué)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(gè)電池驅(qū)動(dòng)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(hào)傳遞給大腦深處的壹個(gè)結(jié)構(gòu)，那里被醫(yī)生認(rèn)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(jī)制尚不清楚。sally說，vns改變了她的生活，除了有少許時(shí)間情緒壹落千丈外，只經(jīng)歷了幾次「小消沉」。

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

「實(shí)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(rèn)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(shí)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(bào)告說，「所以，并沒有我之前想的那么嚴(yán)重啦?！拐劦絪ally暫時(shí)不開車的決定，他說：「在弄清楚情況前，做這個(gè)決定是明智的。」他又補(bǔ)充道：「你也還在參與社交活動(dòng)，我覺得這非常重要?！?/p>

sally沒能平復(fù)。她說：「情緒低落，像螺旋形壹樣直墜谷底?！顾€提到自己的失眠、噩夢(mèng)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(gè)量已不再讓人感覺到效果了。

討論壹會(huì)兒后，deisseroth說：「你對(duì)這個(gè)裝置很耐受，我想我們可以提高壹點(diǎn)點(diǎn)。」

他遞給sally壹個(gè)程序棒，有點(diǎn)像游戲機(jī)wii的手柄。她把寬平的壹端對(duì)準(zhǔn)左側(cè)鎖骨，放在植入裝置上。deisseroth則從桌上拿起壹個(gè)手機(jī)似的東西，像輸入短信壹樣點(diǎn)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(huì)激活目標(biāo)區(qū)域以外的細(xì)胞，從而影響認(rèn)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(rèn)知，比如當(dāng)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(gè)7個(gè)地倒數(shù)。她都做到了?！负芎?，認(rèn)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(shí)候，你在講臺(tái)上的表現(xiàn)，哇！簡(jiǎn)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(shí)也為他的另壹部分工作——神經(jīng)科學(xué)提供了意義非凡的洞察。他說：「當(dāng)我坐在病人面前聽他們講述自己的感受時(shí)，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(gè)凹坑的灰色雪佛蘭皮卡，所以很容易被誤認(rèn)為是有點(diǎn)邋遢的創(chuàng)意寫作教授。他曾作為實(shí)習(xí)醫(yī)生首次遇到精神分裂癥病人的時(shí)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(dú)語」同時(shí)觸發(fā)了「科學(xué)和藝術(shù)，貳者不可分離地融合為壹個(gè)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(xué)。」

deisseroth出生于波士頓，叁年級(jí)的時(shí)候，老師讓全班同學(xué)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(shí)間里都在讓他快速看詩然后背誦。deisseroth說：「變得像馬戲團(tuán)表演了?！?/p>

16歲時(shí)，deisseroth高中畢業(yè)，得到了壹份哈佛的獎(jiǎng)學(xué)金，打算主修創(chuàng)意寫作。但是最后他拿到了生物化學(xué)學(xué)位，20歲時(shí)被斯坦福大學(xué)的醫(yī)學(xué)和哲學(xué)雙料博士項(xiàng)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(xué)的博士?！肝业哪繕?biāo)并不是每秒每條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(huì)被言語鼓舞？想象力是怎么回事？——這可能是受文學(xué)的影響?！?/p>

在攻讀博士期間，他研究了神經(jīng)元突觸活動(dòng)傳遞到細(xì)胞核、從而影響基因表達(dá)的機(jī)制。1998年，deisseroth完成了學(xué)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(gè)病人患有分裂情感性障礙，在他的短篇小說中，他把這個(gè)人的言談與《芬尼根守靈夜》相提并論。deisseroth為他開了強(qiáng)效的抗精神病藥物和心境情緒穩(wěn)定藥物，但那個(gè)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(yuǎn)之外的地平線?！?/p>

在實(shí)習(xí)期間，他費(fèi)盡心力想?yún)f(xié)調(diào)好實(shí)驗(yàn)室研究和他病房里的病人。malenka回憶道：「他會(huì)花壹整天探視病人，然后沖回我的實(shí)驗(yàn)室，花4到5個(gè)小時(shí)開展實(shí)驗(yàn)。」精神病學(xué)對(duì)疑難雜癥的觀點(diǎn)讓他感到沮喪——譬如重度抑郁癥、精神分裂癥和自閉癥等，因?yàn)檫@些看法其實(shí)都受制于大腦機(jī)制研究的不足。

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

2004年夏天，deisseroth在斯坦福大學(xué)開設(shè)了自己的實(shí)驗(yàn)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(gè)基因療法實(shí)驗(yàn)室工作過。把藻類視蛋白引入腦細(xì)胞是壹項(xiàng)精細(xì)的工作，而張峰似乎就是這項(xiàng)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(fèi)了很多功夫把視蛋白標(biāo)的在特定的腦細(xì)胞上——比如說，那些和睡眠、記憶或焦慮有關(guān)的細(xì)胞。最終，他們?cè)O(shè)計(jì)了壹種方法，可以把壹小個(gè)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(dǎo)線。2005年底，他們開始初步試驗(yàn)，以測(cè)試這種方法是否能控制小鼠的行為。他們的第壹個(gè)實(shí)驗(yàn)涉及和睡眠有關(guān)的區(qū)域——下丘腦中的細(xì)胞。他們誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物入睡后，在他們的大腦深處閃爍藍(lán)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(dòng)物們會(huì)抽搐壹下，然后又沉入睡眠。」他們本來期待的是鮮明強(qiáng)烈的反應(yīng)，這差距也太遠(yuǎn)了。

2009年春天，deisseroth的研究生vivianagradinaru發(fā)表了壹篇論文，用光遺傳學(xué)來操控嚙齒類動(dòng)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(xué)》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(xì)胞在獎(jiǎng)賞感覺中所扮演的角色，這對(duì)藥物上癮的研究有著特殊的重要性。他們?cè)凇蹲匀弧冯s志上發(fā)表的兩篇論文則顯示了細(xì)胞在精神分裂癥和自閉癥相關(guān)的腦活動(dòng)中所扮演的角色。這些論文，壹篇又壹篇，發(fā)表速度極快。「這正是人們所需要的，」deisseroth告訴我，「它引領(lǐng)著整個(gè)世界。」

garylynch是加州大學(xué)爾灣分校的精神病學(xué)及人類學(xué)教授，也是研究記憶的專家。他說，光遺傳學(xué)現(xiàn)已成為神經(jīng)科學(xué)不可或缺的工具?！杆顝?qiáng)大的能力是，讓你能夠在壹堆種類混雜的神經(jīng)細(xì)胞中，準(zhǔn)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(fù)責(zé)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(shí)驗(yàn)存在很多問題。lynch說：「當(dāng)你用電極刺激它時(shí)，你確實(shí)會(huì)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?！?/p>

在近期的壹個(gè)實(shí)驗(yàn)中，deisseroth研究了抑郁癥的壹個(gè)主要癥狀——無法從曾經(jīng)喜歡的活動(dòng)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」?fàn)顟B(tài)之后，它們不再關(guān)心自己喝的是什么水。通過檢測(cè)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(xì)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(biāo)志物，針對(duì)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。「這是臨床精神病學(xué)的必然方向——把治療更多地聚焦于癥狀上?！筪eisseroth對(duì)我說。許多精神病學(xué)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(duì)不同失調(diào)癥均會(huì)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(shí)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(shí)踐中把他從光遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中獲得的知識(shí)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(dāng)deisseroth診治henry的時(shí)候，他想到了他的小鼠實(shí)驗(yàn)——該實(shí)驗(yàn)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(duì)多巴胺系統(tǒng)的藥片。他告訴我：「只針對(duì)多巴胺系統(tǒng)的藥物很少用于抑郁癥，但是對(duì)他的效果非常好?！乖谥委熤校琱enry描述了壹個(gè)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(gè)早上，他都有做拉伸運(yùn)動(dòng)。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(shí)候，henry描述了他最抑郁時(shí)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(gè)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(gè)很棒的句子！僅僅看著壹個(gè)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(dòng)透徹地描述了它觸動(dòng)壹切感知、行動(dòng)和感受的方式。」

后來，當(dāng)我們驅(qū)車返回實(shí)驗(yàn)室時(shí)，我問起deisseroth剛才激動(dòng)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(xué)家的他感到很有用？deisseroth說：「是作為科學(xué)家的我感到很有用。我馬上就想到了現(xiàn)在應(yīng)該進(jìn)行什么動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。例如，用光遺傳學(xué)關(guān)閉多巴胺神經(jīng)元是否能讓動(dòng)物對(duì)以前態(tài)度中立的物體產(chǎn)生厭惡情緒?！惯@時(shí)，他把車停在那座建筑前，說：「我現(xiàn)在就要進(jìn)去對(duì)壹個(gè)學(xué)生說：『來，做這個(gè)實(shí)驗(yàn)』?！?/p>

最近幾十年，研究者把大腦想象為壹鍋神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)濃湯，其正常運(yùn)作依賴于這些化學(xué)物質(zhì)的平衡。心理疾病被認(rèn)為是「化學(xué)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(cuò)誤。在光遺傳學(xué)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(duì)我說：「如果你認(rèn)為『抑郁癥是因?yàn)檠逅夭蛔阋鸬摹?，那么，增加血清素的任何手段都?yīng)該是抗抑郁的。但這不是真的。所以你不能在這個(gè)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(xué)模式，有些不符合」。

神經(jīng)科學(xué)家開始漸漸相信，認(rèn)識(shí)大腦運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵就在它的神經(jīng)回路中，以及分離的各個(gè)腦區(qū)之間賴以交流的神經(jīng)纖維長(zhǎng)程投射。照這種觀點(diǎn)，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(xiàn)。

「這些都是非常重要的問題。只是現(xiàn)在想知道答案，還為時(shí)過早」。