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深入脑区

admin  发表于 2017年12月01日

似乎从少女时代起,海伦·迈贝格就注定要从事现在的工作:观察大脑,研究影响情绪的神经网络,并借助实验在治疗抑郁症方面取得突破。这或者可以从她的家庭背景中看出端倪:她的父亲在美国洛杉矶从事家庭医疗工作,叔父利用X射线与核医疗设备研究生物化学。海伦·迈贝格把父亲的临床经验与叔父的精湛技术糅合在一起,她的研究正在改变有关思想与情绪相互作用的主流理论。

同许多研究人员一样,迈贝格希望对她从事的学科有所贡献。她希望按部就班,慢慢积累成果,最终取得成功。目前,她是美国亚特兰大埃默里大学的精神病学和神经学教授,这意味着她确实取得了这样的成就。去年,她的职业生涯达到了高峰。当时,在治疗了12位严重抑郁症患者之后,她和两位合作者公布了患者的情况:其中8位治愈。这些人因为抑郁症而几乎患上了紧张症,尽管他们都接受了多年的谈话治疗、药物治疗或休克治疗,却收效甚微。迈贝格他们的治疗方法是,把起搏器似的电极插入患者大脑皮层深处的一个区域,也就是25脑区——似乎出现在我们进化发育的早期。10年前,迈贝格就确定25脑区是“思想”额叶皮质与中央边缘区域(功能是产生情绪)之间的关键神经通讯渠道。随后,她发现意志消沉和悲伤的人25脑区非常活跃——就像她所说的那样,25脑区像“打开的大门”,任由消极情绪压抑思想和情绪。插入电极,关闭这扇大门,就能迅速减轻2/3受试患者的抑郁症病情。

这项成果让她声名鹊起。美国国立卫生研究院院长托马斯·因塞尔(Thomas Insel)说:“迈贝格为抑郁症所做的开创性工作,就像25年前我们为癌症所做的工作那样。这么说可能还为时尚早。不过,我们可以有把握地说,迈贝格的工作向我们展示了认识和治疗抑郁症的全新途径。”

迈贝格的成功有点讽刺意味。她认为自己可能只是一个得到了认可的神经学者,但她的头衔是精神病学教授,这让她感觉有点“另类”,因为她拒绝精神病学,她最初的研究选择过于含混,说不清属于什么学科。她全身心投入大脑“接线图”,并做出了抑郁症方面最重要发现之一,要知道抑郁症是精神病学中最常见、最令人头痛的精神疾病。她的发现可能重新定义我们对理性思想与非理性情绪相互关系的理解。

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25脑区是关键

与迈贝格进餐,你不仅可以享受美食,还能感受到她的才智与激情。迈贝格英姿飒爽,一双大大的眼睛,一张真诚的笑脸,既有研究生初涉学科领域时的激情,又有资深历史学家般的睿智。

她说:“我总是停不住。每到夏天我常常去叔父(美国加利福尼亚大学伯克利分校)的实验室,在那里一呆就是几个小时。叔父早期的工作是研究大脑中甲状腺素的动态分布,我们也谈论成像问题,我发现这项工作总是那么令人着迷,他交给我的实验任务很少。我喜欢实验室——它的严密、它的设备、还有盖革计数器。测量物体,解决难题。”

加盟美国加利福尼亚大学洛杉矶分校医学院,似乎意味着迈贝格将成为一名精神病学家。不过,20世纪70年代末,当她进入精神病学领域的时候,并没有什么设备和定量测定的方法。她回忆说:“当时没有计算机断层扫描技术(CT)可以利用,更不用说正电子断层扫描(PET)或功能性核磁共振成像(fMRI)了。此外,大多数精神病学家并没有完全接受精神病的生物学基础。例如,精神病学界曾认为,精神分裂症的起因是母亲忽略或虐待了孩子,但如今却认为遗传因素和神经病变是主要病因。”

1980年,迈贝格在哈佛大学贝丝·伊斯雷尔医院神经学家诺曼·格施温德(Norman Geschwind)手下,进行临床实习。40年来,格施温德一直推广这样的理念:大脑像互相协调的功能系统而不是像单一整体那样工作,这些功能源于不同区域。机能障碍源于各区域协调出现故障。

格施温德的研究成果和神经学文献中记载的大量早期案例,支持了他的观点,使精神病学界放弃了整体大脑的观点——20世纪前半叶,整体大脑这种观点一直占据主流地位。在迈贝格开始跟随格施温德从事研究工作的时候,她发现激素和神经递质在脑区间传递信号时,有很多种的传递方式,这就证实了新提出的网络模型的正确性。迈贝格一直关注格施温德在贝丝·伊斯雷尔医院神经学病房应用这些模型的情况,并提出了一种精神功能理论,该理论比精神病学提供的理论更具吸引力。

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毕业后,迈贝格在美国哥伦比亚大学谋得了一个神经病学实习住院医生的职位,她在那里研究中风患者的抑郁症。她希望确定与此相关的神经网络位置。但是,中风患者的损伤部位和严重程度差异如此之大,结果她并没有发现一致的模式。

当然,这项工作还是激发了她的兴趣。实习期结束之后,迈贝格转去美国约翰霍普金斯大学从事博士后研究,开始研究帕金森病患者的抑郁症。这种疾病为分离神经网络提供了更大希望,因为它源于能够很好定位的大脑深层结构苍白球的损伤,这种结构对于运动是至关重要的。当时,约翰霍普金斯大学在神经递质研究方面处于世界领先地位,几乎每个月都在多巴胺和血清素功能研究方面取得突破。这样,迈贝格自然以发现患者神经化学异常作为工作开端。但是,重点研究化学物质并不比精神病学更适合她。

她解释说:“按照精神病学,解决办法就是把大脑看成一个整体。对我来说,这种解决办法太低级了。我发现化学——细胞水平的神经递质行为——是过于精细的解决办法。我想弄明白各个部分如何一起工作。”

20世纪90年代初,迈贝格应用她叔父的核医学原则,开发了一个新项目。她和合作者利用PET扫描了60位帕金森病患者的大脑,其中一些人患了抑郁症,一些人没有患抑郁症。他们寻找额叶区与旁边缘区之间的活动差异,这两个区域就是额后面的“思想”额叶皮质和“更老”、更里面围绕情绪、记忆和学习边缘中心的旁边缘皮质。他们发现,抑郁症患者的两个脑皮质区域活动都较少。随后几年,迈贝格完成了类似研究,比较抑郁症患者和非抑郁症患者,这些患者得过中风、亨廷顿病、癫痫或阿尔茨海默病。每项研究中的抑郁症患者,额叶皮质和旁边缘皮质的活动都发生了减少情况。

迈贝格还发现了其他一些现象,在嘴巴上面,抑郁症患者都有一个进化久远的皮质区域,这个区域活动频繁,它正是25脑区。另一位研究人员——美国国家精神卫生研究院的韦恩·德勒茨(Wayne Drevets)——进行的一项独立研究,也观察到了这种活动过度的现象。这个现象似乎有点古怪,抑郁症患者的特征是大脑活动不足,而这里却是网络活动过旺。结果证明,25脑区与边缘系统的情绪中心和记忆中心以及额叶皮质的思想中心都有密切联系。还不清楚25脑区如何准确地调节这些区域之间的通讯;但是,就严重抑郁症患者而言,25脑区的活动都明显过度。也许当25脑区试图调节情绪和思想中心之间的抑郁症环路的时候,它就会开始超时工作。或者,也许25脑区进入高度活跃状态,并让抑郁症环路接通,从而导致疾病。迈贝格说,无论如何,“我们都看到25脑区具有重要作用”,它表明一种模式,对抑郁症具有根本影响。

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1997年,迈贝格写了一篇长篇理论文章来描述支持这种模式的发现。几乎没有一位精神病家予以关注。她说:“非常坦率地说,没有一个人对它特别感兴趣。我一直请求他们看看大量的脑区域,用一种新方式去看待抑郁症。人们并没有做好这方面的准备。这样,我陷入了进退维谷的境地。”因为迈贝格研究的抑郁症患者大多数都患有其他神经疾病——例如帕金森病、癫痫,她的同事们认为这些患者患了“继发性抑郁症”,而不是普通的“原发性抑郁症”。也就是说,抑郁症是无法避免的,也是无关紧要的,它只是其他神经疾病的“副作用”而已。

迈贝格回忆说:“所以他们说,‘哦,你在抑郁性神经症方面大显身手。’我回答,‘很好。 不,不,不!这是所有抑郁症的问题。’但是,那真使人烦恼。”

 

困惑

然而,随着迈贝格用不断发表的研究成果证实她的论断,令人烦恼的治疗问题在世纪之交出现了。她让健康的受试者去想悲伤的事情,并在他们流泪的时候对他们的大脑进行扫描。成像表明,受试者的额叶活动如同抑郁症患者,25脑区则活动过度。然而,随着悲伤过去,额叶区活动复原,25脑区也归于平静。她扫描分别服用抗抑郁症药物帕罗西汀(Paxil)和安慰剂的抑郁症患者。在两个组中,康复患者的额叶活动增强,25脑区平静。这似乎证明,不管什么原因,抑郁症都抑制额叶活动,要么导致25脑区活动过度,要么源于25脑区活动过度。抑郁症患者一旦痊愈,上述效应都会发生逆转。

2004年初,迈贝格发表了一项让她自己都感到吃惊的研究成果,引起了广泛关注。她扫描了两组接受治疗的患者,一组服用帕罗西汀,一组接受认知行为治疗(CBT)——通过咨询对患者进行治疗。帕罗西汀服用者表现的类型和以前研究发现的类型相同,接受CBT的患者却表现出不同的动态变化:在CBT发生作用时,25脑区活动缓慢下来,这和期望的结果相同,但额叶区活动却减少。它们从活动增强到活动减弱,而不像所有其他组那样,从活动减弱到活动增强。

迈贝格说:“哎呀,我的天,我困惑不已。一时间,我不得不把它丢在一边。”随着CBT患者康复,为什么他们额叶活动减弱而不是增强?经过讨论和思索,她最终找到了答案。在成功的CBT患者中,额叶的活动必定要增强。在利用CBT治疗患者时,患者得学会认识和改变他们的思维方式,否则这些思维方式就会起到抑制作用。要使CBT发挥作用,基本上要求存在活跃的额叶区。患者对CBT作出反应,要么是因为他们(天生)是繁忙的思想者(因此更容易实现CBT);要么是因为他们参加研究已经努力思考摆脱抑郁症折磨的途径。扫描表明,额叶活动水平开初就高,迈贝格解释,额叶活动“是一幅幅抑郁症和患者自我矫正努力之间的拉锯战图景。当努力获得成功时,额叶区可能放松。扫描表明活动减少。”

这个看似异常的治疗结果却孕育了成熟的治疗方法:什么类型患者应该用什么样的治疗方法,CBT或者药物治疗的效果各有千秋。它还集中说明了综合所有研究所得到的主要发现:就算是CBT反应者,25脑区最初都过度活动,在治疗发生作用和心境状况改善的时候才平静下来。所有类型抑郁症患者的25脑区都过度忙碌,并且任何成功治疗都会使它平静下来。

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立竿见影

现在,迈贝格掌握了更有力的可重复证据,表明25脑区在抑郁症中发挥根本作用。这种观点与其他研究人员发现的害怕、焦虑、压力和心境的动态状况非常吻合。研究人员——例如美国纽约大学神经科学家约瑟夫·E·勒杜(Joseph E.LeDoux)和美国洛克菲勒大学神经内分泌学家布鲁斯·麦克尤恩(Bruce McEwen)——已经揭示,心境障碍常常起因于极度或连续压力,而不管压力是否源于创伤、长期艰难的环境或恐惧和焦虑中心长期过度活动。长期以来,急救系统(针对紧急威胁的神经与激素反应)都维护着人类的健康,当这种记忆和持续思维连续刺激急救系统的时候,它就会受到损害。这种动态的证据是强有力的。但是,回路中的关键开关依然难以捉摸。也许,迈贝格已经开始思考,25脑区是这样一个开关,拧它一下,就能解除警报模式,回复到正常模式。

 大约同一时间,迈贝格获得了加拿大多伦多大学教授职位,她在那里遇到了两位同事——精神病学家西德尼·肯尼迪(Sidney Kennedy)和神经外科医生安德烈·洛扎诺(Andres Lozano)。肯尼迪喜欢探索抑郁症的神经学模式,洛扎诺因调节另一个受损神经网络——帕金森病的罪魁祸首而名声大振。20世纪80年代,外科医生普遍采用切除苍白球的方式来治疗严重的帕金森病。神经元簇是运动控制回路中的一扇大门,它活动过度,总要导致运动神经失去平衡,导致发抖和僵直,折磨帕金森病患者。切除苍白球似乎减少了这些并发症。另一方面,洛扎诺是几个治疗帕金森病而不切除苍白球的神经外科医生之一,他在苍白球旁边插入细小的低压电极。这种技术称为脑深部电刺激,似乎可以调节苍白球的活动,把运动恢复到正常状态。

如果把这种电极插到25脑区旁边,25脑区能平静吗?迈贝格、洛扎诺和肯尼迪决定试一试。从2003年开始,这个小组就在十多个严重抑郁症患者的25脑区植入电极。洛扎诺在患者颅骨顶部钻两个硬币大小的孔,向25脑区插入一对电极和细导线,并把导线接到安在锁骨下的小起搏器上,并将它接通。起搏器把4伏特连续电流送到25脑区。

结果令人吃惊。洛扎诺一接通电极,一些患者立即感到痛苦大大减轻,在数个月内,2/3的患者就恢复到基本正常的心境和功能状态。他们视觉更好,思维更好,感觉更好。他们说就像在花丛中漫步,“噪声”没有了,体重大大增加了;而副作用几乎可以忽略不计。

迈贝格说:“我们仍然没有真正了解为什么25脑区平静具有如此奇效。结果即将揭晓。但是清楚的是,25脑区活动过度就引起抑郁症,只要让25脑区平静下来就能减轻痛苦。”实际上,这些结果使怀疑论调烟消云散。迈贝格的大多数研究,特别是这个最新实验已经揭示,在就要出现的心境回路模式中,人们可以确定和调节关键开关。这些结果着重证实了大脑网络模式以及历史悠久的思维与隐喻。理性与热情、思维与情绪,实际上是环线相连,而不是等级相处。每个因子都不是其他因子的奴隶。它们进行对话,它们是健康的,也必须是丰富和平衡的。

 

追根溯源

脑深部电刺激实验让迈贝格名气大增,但是她不在意这些,她喜欢证实。她说:“脑深部电刺激实验是一个非常好的实验。虽然文章已经发表几年,人们没怎么看,也没有引起什么注意,但是作为一名科学家,你真正希望的是:感觉到你控制了真正大船的船舵,并改变它的航向,哪怕只是一点点。”

 然而,迈贝格认为她几乎没有解决心境与精神卫生方面的任何重大问题。她希望找到新工具和新工作模式,去追踪和对付连接思维与心境的复杂网络——皮质和边缘区域;当网络功能不正常时,就要把我们卷入抑郁症的痛苦螺旋之中。最立竿见影的效果是,这种探索意味着揭示了25脑区怎样发挥如此关键作用的具体细节。

迈贝格若有所思地说:“我可能再用10年时间,去竭力弄清楚我们做过的事情。我们确实基本用眼睛完成了这些工作。我想弄清楚这些区域如何更好地发挥作用。我希望更好地确定神经网络——实际的连接情况,如果你愿意的话。我希望更精确地画出神经化学图。我想得出基因布置图。所有这些能告诉我们抑郁症的性质吗?我们能够发现各种抑郁症之间更可靠的差异吗?为什么一些患者对药物治疗产生反应,而一些患者对CBT产生反应呢?”

面对这么多问题,许多人可能会退缩。迈贝格却喜形于色。她说:“你知道我笑什么吗?当人们问你,‘那么你下一步打算怎么办呢?’我告诉他们,‘你指什么,问我下一步做什么吗?我将在这里更仔细地瞧瞧。’”

 


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