金属科学

大脑生物学和精神疾病的奥秘

昆虫大脑(蓝色)中的神经元(绿色和白色)。图片:N.古普塔,美国国立卫生研究院/Flickr, CC BY-NC 2.0

当你亲近的人出现精神疾病的迹象时,你会突然进入侦查模式。你提出问题,但答案似乎是模糊和不完整的。你在你的记忆中搜索任何多年前的迹象,任何当时看似无害,但回过头来看却会引起危险信号的警告。

你想知道:如果有人注意到,那么现在会有所不同吗?如果他们拒绝寻求治疗,你认为,它不一定是这样 - 如果只有你弄清楚如何突破。

如果这听起来很熟悉,你可能会感兴趣《投影:人类情感的故事》卡尔·戴瑟罗斯自我意识:记忆、大脑和我们是谁作者:Veronica O'Keane,最近的两名非小说书籍中的参赛者,探索精神疾病的生物学以及大脑如何普遍作用。这两个作者都使用患者故事作为导管,以谈论神经科学的进步,照亮大脑各种结构以及它们之间的连接。

两本书中病人的叙述表明,并不是所有接受精神治疗的人都能在他们心中的风暴中幸存下来,而其他人则重新获得了失去的自我意识。尽管科学家们可能离揭示颅骨中一个3磅重的脂肪器官是如何引发所有复杂的心理活动还远得令人难以置信,但正如戴瑟罗斯所说,至少这些问题“可以很好地提出”。

斯坦福大学教授Deisseroth是为学习大脑的新的和有影响力的技术而闻名。但在这本书中,他将他的工作作为一家紧急精神病学家在硅谷的一家医院中,探讨了危机中的人们对人类和动物的大脑的影响程度,可能为未来的临床治疗奠定基础。它“是为了考虑的迷人:痛苦的人类的经历以及对鼠标和鱼类大脑的想法,互相通知”,“他写道。

戴瑟罗斯讲述了在医院狭窄、没有窗户的8号病房遇到的一系列人物,他回顾了自己的精神病学经历,从21世纪初的住院医师到最近的病人工作。他的书类似于一系列相互关联的短篇小说,与引发精神疾病的神经回路研究的最新发现交织在一起。有时感觉像是在读小说,因为在一定程度上是这样的——戴瑟罗斯自由地运用他的想象力来描绘病人和他们的内心生活。但他用自己回忆录般的声音把这些线索联系在一起,揭示了一个人的奋斗、挫折和胜利,他被驱使去理解大脑的冷酷科学和大脑的混乱。

一个男人在车祸中失去了怀孕的妻子,不知道为什么他不能哭泣。专利律师认为她的邻居已经安装了卫星盘来窜到她的想法。经过分手,19岁的时候开始割草。当患者从考试室里滑出时,Deisseroth最终在戏剧性的追逐中,只发现她去吃狂欢和呕吐物。与心理学101疾病原型不同,这些都像真正的人一样。虽然它们实际上是“预测”,但通过虚构的医生的镜头过滤,虽然虚拟化细节来保护患者的隐私,但它们是生动的提醒,心理健康可能是一个脆弱的,难以捉摸的事情。

但是心理治疗和想象并不是Deisseroth研究大脑的唯一方法。为了解答困扰了精神科医生数十年的难题,戴瑟罗斯帮助开创了一项名为光遗传学的技术。一旦病人离开医院,戴瑟罗斯就无法控制他们的行为,更不用说他们的大脑了。但有了光遗传学,他和其他研究人员可以打开和关闭单个神经回路,甚至神经元本身——至少在实验室动物身上是这样。

在Optimetics中,研究人员劫持来自细菌和藻类的微生物Opsins的劫持基因,并在实验室动物的脑细胞中编码它们 - 大多数小鼠,大鼠和鱼类。这些异种基因导致采用特殊功率的蛋白质的产生来将光转换为电流。通常,大多数神经元不会在光线下打开(虽然是2019年的研究问题的假设)。但由于这项基因工程的壮举,科学家们可以通过给单个脑细胞传送光线来激活它们。以前所未有的精确度,他们可以研究大脑的不同部分是如何参与精神疾病的典型行为和症状的。

至少在动物模型中,光遗传学对揭示大脑内部运作的影响是深远的。经过超过15年的实验室研究,它的潜力正在进入人类领域。2021年5月,太近了,没有写进这本书,科学家们报道自然医学一个盲人病人通过光遗传疗法恢复了部分视力。

但就精神病人护理的创新而言,光遗传学有什么经验教训?这方面的许多工作仍处于起步阶段。戴瑟罗斯说,他的实验室研究为他将继续提供的精神病人护理提供了信息,然而许多具有里程碑意义的研究是关于基因改造小鼠的因果关系和化学途径,而不是人类。科学家们可以在啮齿动物身上模拟进食障碍,但没有人讨论去除厌食症患者的颅骨,对特定的脑细胞进行基因改造,并用光线照射它们,以重新启动正常进食的动力。事情可能没那么简单。然而,通过了解其基本机制,有希望有朝一日开发出新的治疗方法。

在戴瑟罗斯的医院和实验室工作之间最直接的反馈回路之一是一个名叫查尔斯的病人,他改变了戴瑟罗斯对自闭症的看法。查尔斯在戴瑟罗斯看来是一名年轻的信息技术专家,除了其他社交障碍外,他一直避免眼神接触。一天早上,戴瑟罗斯问他是什么让他把目光移开。查尔斯告诉他,“它让我的身体超负荷了。”

这种自省对戴斯罗斯来说是如此深刻,以至于他说这证明了他整个职业生涯的发展是正确的:“所有额外的医学博士和博士培训的岁月,所有实习的痛苦和个人挑战,作为一个单身父亲的所有电话夜晚,担心我孤独的儿子。仅此就够了。”

虽然信息过载似乎是一种抽象概念,但它可以生成兴奋性细胞的射击过多,与抑制细胞相比,刺激其他神经元的兴奋性细胞。2011年,Deisseroth的团队使用了Optimetics来增加小鼠前额叶皮质中兴奋性细胞的活性,这似乎使它们与其他小鼠的社交较少。本书的这一部分有点技术,但底线是细胞活动的不平衡可能在与自闭症相关的亚社会行为中发挥作用。

令人聊天的,似乎可能纠正这种不平衡。2017年,Deisseroth的团队通过前额皮质抑制细胞的相反方法携带与自闭症相关的遗传突变的遗传突变,或降低兴奋细胞中的活性。事实上,这种实验表明,可以在成人小鼠中打开或关闭社会避税,这是一个可以为成人人类的未来干预措施产生新的希望。

戴斯罗斯最引人注目的叙述详细描述了在脆弱、痛苦的环境中与病人的短暂相遇。另一方面,维罗妮卡·奥基恩描述了她与病人的长期关系自我意识:记忆、大脑和我们是谁——尽管在这本书中,病人的故事与科学相比更靠后。她是都柏林圣三一学院的精神病学教授,已经执业30多年。“就像所有的精神病医生一样,就像一个病人曾经对我说的,我就像一个侦探,”她写道。

O 'Keane从她的临床经验中提供了一个关于记忆如何在大脑中运作的当前知识状态的全面旅行。她写道:“关于记忆组织的过程,精神疾病患者有很多东西可以告诉神经科学和更大的世界。”

自我意识有时读起来就像一本教科书,只有几张图。之前读过一个神经科学书的人都认可的研究成果,是无法接受脑部手术后形成新的记忆,以及菲尼亚斯·盖奇,他刺穿一个铁棒和障碍的悲惨情况下如何教羽翼未丰的神经科学领域很多关于大脑的什么什么。

但让奥基恩的书引人入胜的是,她借鉴了文学和民间传说,对熟悉的故事进行了不同的解读——比如刘易斯·卡罗尔的故事《透过镜子》在这部小说中,爱丽丝的冒险经历与精神错乱的感觉非常相似。

另一本是夏洛特·帕金斯·吉尔曼(Charlotte Perkins Gilman) 1892年的短篇小说《黄色墙纸》(The Yellow Wallpaper),讲的是一个女人被困在卧室的墙壁里的故事。它经常被描绘成一个关于当时女性受到压迫的故事,但奥基恩有不同的理解:她写道,这是对我们现在所说的产后精神病经历的完美描述。

产后精神病,条件很少被提及,会让原本健康的新妈妈们忽视什么是真实的,什么是不真实的。帕金斯·吉尔曼自己也经历过产后精神病,数年后,在她的癌症治疗失败后,于1935年结束了自己的生命。

奥基恩描述了一位名叫伊迪丝的病人,她产生错觉,认为自己的孩子和丈夫都是冒名顶替者。在抗精神病药物的帮助下,伊迪丝痊愈了,回到了现实。然而,当她看到墓碑时,她仍然感到恐惧,她曾相信这是她孩子的埋葬地——“记忆是真实的,”她告诉作者。这种区别“让我走上了探索记忆本质的长期道路,”奥基恩写道。

一些患有精神病的人对他们头脑中的声音和其他幻觉非常习惯,以至于他们拒绝服用药物来消除这些幻觉。他们害怕放弃自己的内心生活,参与到其他人分享的现实中去。

就像生活中的许多事情一样,心理健康可以被看作是实现某种平衡的问题。每个人,不管是不是精神病,都是通过平衡一个人充满思想、感情和记忆的内心世界与外部世界和社会的所有东西来运作的。奥基恩写道:“如果说我从治疗精神病患者的工作中学到了什么的话,那就是决定一个人幸福与否的,就是在自己与世界之间达到一种简单的平衡。”

碰巧的是,奥基恩还简要介绍了光遗传学方面的创新。她关注的是利川进(Susumu Tonegawa)的一项实验,该实验使用光遗传学在老鼠身上植入错误记忆2013年CNN记者报道.通过改变神经元的基因,并在它们身上照射蓝光,科学家让老鼠相信它们在一个房间里受到了电击,尽管它们是在另一个房间里受到电击的。即使研究人员没有激活老鼠大脑中的记忆,老鼠最终也会在恐惧中僵住。

欧基恩对这项研究的看法是,记忆的人工修改是“迷人的”,但在某种意义上,老鼠的记忆不是“错误的”,因为“经验的神经物质是形成的”。就像伊迪丝把她关于孩子死亡的幻觉当成真实的记忆一样,这些老鼠对从未发生过的事情也有真实的记忆。“伊迪丝让我明白,记忆本质上是一种神经编码的体验,”奥基恩写道。

根据O 'Keane的说法,在我们的生活中,我们用情绪来标记经历,当我们回忆它们时,这些情绪会被触发,但我们不会以完全相同的方式重新体验它们。“有没有一种界限分明的记忆,就像水泥花园的围墙一样,不为现在所触及?””她写道。在她看来,答案绝对是否定的,因为每当我们回忆起某个时刻,它都会被事件发生后我们变成了什么样的人所影响。

O'Keane的书对任何寻求深度潜入内存的人有用的人都有用,但它并不像页手的那样预测.尽管如此,我还是被两位作者对他们病人的关切所感动,他们承认,在了解精神疾病在大脑的基本层面是如何工作的方面,科学只是触及了表面。这里的双刃剑是,你并不孤单,但也没有人真的理解。

然而,还是有希望的。这两部作品中的故事揭示了一系列人性,而这些人性往往是那些毕生致力于精神疾病研究的人所难以理解的,也常常被那些不从事精神疾病研究的人所污名化。从某种意义上说,它们是对患者的感谢信,这些患者让作者了解了大脑的本质,并让他们在未来有更多的研究。

虽然一个与妄想狂作斗争的人似乎与关于基因工程小鼠的学术论文相距甚远,但两位作者都认为,实验室见解和临床实践之间的差距正在缩小。“随着这门科学的发展,精神疾病将成为研究的主要目标,我相信这将是结束对精神疾病污名化的开始,”奥基恩写道。

“这里有一个重要的警告,”她补充道,“我的大多数病人并不感到类似的乐观。”

伊丽莎白·兰多(Elizabeth Landau)是一名生活在华盛顿特区的科学记者和传播者。她曾为《纽约时报》、《华盛顿邮报》、《广达杂志》、《史密森尼》和《连线》等刊物撰稿。你可以在推特上@lizlandau找到她。

本文首次发布Undark.阅读来源文章

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