楊天
現(xiàn)代社會(huì)節(jié)奏的加快、競(jìng)爭(zhēng)壓力的增加,使得神經(jīng)精神疾病的發(fā)病率越來(lái)越高,在中國(guó)的疾病總負(fù)擔(dān)中已經(jīng)占20%。所以腦科學(xué)研究的意義,無(wú)論對(duì)基礎(chǔ)、交叉學(xué)科還是實(shí)際臨床應(yīng)用上都非常重要。
抑郁、焦慮、失眠……這些心理疾病如今正成為現(xiàn)代人健康與幸福的“隱形殺手”。心理干預(yù)加藥物治療是長(zhǎng)期以來(lái)人們應(yīng)對(duì)這些精神類(lèi)疾病的主要手段,而隨著腦科學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家們對(duì)人類(lèi)腦部的功能機(jī)制研究不斷深入,未來(lái),通過(guò)精準(zhǔn)有效的神經(jīng)調(diào)控緩解甚至治愈這些困擾人類(lèi)的“頑疾”,已不再是遙不可及的夢(mèng)想。
中科院院士段樹(shù)民就是在為這一理想早日實(shí)現(xiàn)而努力的一名科學(xué)家。作為我國(guó)腦科學(xué)研究領(lǐng)域的著名專(zhuān)家,段樹(shù)民以首席科學(xué)家的身份組建了浙江大學(xué)腦科學(xué)研究技術(shù)聯(lián)盟,和全國(guó)同行一起推動(dòng)中國(guó)腦計(jì)劃的實(shí)施。他還牽頭建立了浙江大學(xué)中國(guó)人腦庫(kù),并入選國(guó)家健康和疾病人腦組織資源庫(kù),這是全國(guó)第一所標(biāo)準(zhǔn)化收集、儲(chǔ)存各種神經(jīng)精神疾病患者和正常人所捐獻(xiàn)的死亡后的大腦,以及他們的病史資料(匿名)的機(jī)構(gòu),可為全國(guó)的神經(jīng)科學(xué)研究人員提供人腦組織樣本。
由段樹(shù)民院士領(lǐng)銜的歷時(shí)8年的中國(guó)第一個(gè)大型腦科學(xué)研究集群項(xiàng)目——國(guó)家自然科學(xué)基金委的重大研究計(jì)劃“情感和記憶的神經(jīng)環(huán)路基礎(chǔ)”,為打開(kāi)大腦“黑匣子”,使“幸福腦”的實(shí)現(xiàn)成為可能做出了重要貢獻(xiàn)。
日前,在浙大城市學(xué)院的年度星光大課上,段樹(shù)民以《幸福腦》為題,分享了他最新,也是最前沿的研究成果。
從理論上說(shuō),我們的各種障礙、各種疾病,或者是功能不全,都可以通過(guò)調(diào)控神經(jīng)達(dá)到一定的作用。從這個(gè)意義上來(lái)看,幸福腦是有辦法實(shí)現(xiàn)的。
《瞭望東方周刊》:為什么要提出“幸福腦”這個(gè)概念?幸福和大腦有什么關(guān)系?
段樹(shù)民:幸福的定義是什么?它是一種自我滿(mǎn)足后的情緒,是一種感覺(jué),所以我們說(shuō)幸福的感覺(jué),在哪兒?就在我們的大腦。大腦如果不感覺(jué)到幸福的話(huà),外部環(huán)境怎樣改善也是不幸福的?,F(xiàn)在的生活,如果和30年前、40年前相比,絕大部分人在物質(zhì)生活層面都會(huì)比那個(gè)年代好得多,但并不一定會(huì)覺(jué)得幸福感比那個(gè)時(shí)候高得多。其原因主要是幸福感是一種感覺(jué),是腦的一個(gè)活動(dòng)狀態(tài),并不完全和物質(zhì)成正比。所以,我們要了解每個(gè)人的大腦是怎么感受幸福的。這個(gè)研究就屬于腦科學(xué)的范疇。
《瞭望東方周刊》:那么,大腦是怎樣感受幸福的呢?
段樹(shù)民:從進(jìn)化上看人的大腦結(jié)構(gòu)大致可分為起始于爬行動(dòng)物腦的腦干和脊髓(原始腦)、起始于古哺乳動(dòng)物腦的邊緣系統(tǒng)(情感腦)和起始于新哺乳動(dòng)物腦的大腦新皮層(理性腦),分別支配人類(lèi)的反射行為、本能行為和高級(jí)認(rèn)知行為。本能行為指的是物種維持基本生存的一系列與生俱來(lái)的行為,這其中就包含幸福感這樣的情感情緒。
大腦調(diào)控本能行為的關(guān)鍵腦區(qū)主要是邊緣系統(tǒng),這一點(diǎn)科學(xué)家比較早就已經(jīng)大致掌握了,但這些區(qū)域?yàn)槭裁茨苡绊懕灸苄袨橐约霸鯓佑绊?,目前還不是很清楚。
過(guò)去對(duì)本能型的研究,腦科學(xué)的手段非常少,都是心理學(xué)家關(guān)注的領(lǐng)域,比如,最著名的心理學(xué)家弗洛伊德,研究了一類(lèi)病人,這些病人沒(méi)有器質(zhì)性的病變,卻會(huì)感覺(jué)到各種不舒服,就是我們今天講的焦慮和抑郁的病人。當(dāng)時(shí)弗洛伊德嘗試用心理學(xué)的方法來(lái)解釋這些問(wèn)題,從做夢(mèng)的感覺(jué)來(lái)推測(cè)病人到底是精神需求上還是本能行為上遭遇了障礙。
本能行為其實(shí)非常廣泛,一旦出現(xiàn)問(wèn)題對(duì)我們?cè)斐傻挠绊懸卜浅4蟆,F(xiàn)代社會(huì)節(jié)奏的加快、競(jìng)爭(zhēng)壓力的增加,使得神經(jīng)精神疾病的發(fā)病率越來(lái)越高,在中國(guó)的疾病總負(fù)擔(dān)中已經(jīng)占20%。所以腦科學(xué)研究的意義,無(wú)論對(duì)基礎(chǔ)、交叉學(xué)科還是實(shí)際臨床應(yīng)用上都非常重要。
《瞭望東方周刊》:包括幸福感在內(nèi)的本能行為等研究屬于腦科學(xué)領(lǐng)域,目前這類(lèi)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要有哪些?
段樹(shù)民:很久以來(lái),腦科學(xué)的研究大致在兩個(gè)方面進(jìn)行:一個(gè)是微觀的分子細(xì)胞水平;另一個(gè)是宏觀的系統(tǒng)和心理認(rèn)知這個(gè)水平??梢哉f(shuō),這兩個(gè)水平的研究都取得了比較大的進(jìn)展,尤其是微觀水平,我們現(xiàn)在對(duì)在微觀上神經(jīng)元怎么處理信號(hào),怎么發(fā)放信號(hào)等已經(jīng)研究得非常清楚。在系統(tǒng)和認(rèn)知功能上,我們也研究出一些規(guī)律。但是,我們?nèi)匀粺o(wú)法還原這些功能是如何從分子細(xì)胞水平來(lái)完成或?qū)崿F(xiàn)的。
最主要的原因是缺乏一個(gè)中間的環(huán)節(jié),我們叫神經(jīng)環(huán)路,人工智能領(lǐng)域稱(chēng)之為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)水平的活動(dòng)才是大腦工作機(jī)理的關(guān)鍵,而我們迄今對(duì)它所知甚少。
為什么了解得很少?主要是缺乏手段,神經(jīng)環(huán)路太復(fù)雜了。我們?nèi)说拇竽X有上千億個(gè)神經(jīng)元,每個(gè)神經(jīng)元又和成千上萬(wàn)的其他神經(jīng)元發(fā)生聯(lián)系。所以過(guò)去科學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為這是不可能了解清楚的,基本上持放棄的態(tài)度。要么就去研究非常微觀的東西,要么就研究宏觀的腦功能,把腦作為一個(gè)黑匣子來(lái)處理。
然而,最近十幾年腦科學(xué)飛速發(fā)展,交叉學(xué)科的合作讓很多關(guān)鍵的技術(shù)得到突破,這使得科學(xué)家改變了看法,認(rèn)為我們現(xiàn)在有可能對(duì)神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行比較好的解析,并在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究我們的大腦是怎樣工作的。
段樹(shù)民院士在星光大課現(xiàn)場(chǎng)(浙大城市學(xué)院供圖)
《瞭望東方周刊》:這些關(guān)鍵的技術(shù)主要指什么?
段樹(shù)民:簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),影響最大的就是光遺傳的操控??茖W(xué)家在植物上發(fā)現(xiàn)一種離子通道,它是對(duì)光敏感的,這樣就可以用轉(zhuǎn)基因的辦法,把光敏感的通道轉(zhuǎn)基因到特定神經(jīng)環(huán)路里的特定神經(jīng)細(xì)胞上,然后就能對(duì)這個(gè)環(huán)路進(jìn)行解析,甚至對(duì)它的行為學(xué)進(jìn)行解析。
和它相對(duì)應(yīng)的,還有其他一系列技術(shù),包括形態(tài)學(xué)上的顯微成像技術(shù)的發(fā)展,神經(jīng)元聯(lián)系的可視化追蹤等等手段,這些使得科學(xué)家可以從功能上和形態(tài)上對(duì)神經(jīng)環(huán)路進(jìn)行精細(xì)的解析。技術(shù)的不斷進(jìn)步,同樣使得科學(xué)家有信心對(duì)動(dòng)物復(fù)雜的腦功能機(jī)制進(jìn)行詳細(xì)的環(huán)路解析。
這就可以回到我們幸福腦的概念,既然我們能夠?qū)δX的行為非常好地控制,不需要外界的刺激、外界的影響,就完全可以從腦的本身來(lái)控制其狀態(tài),這就有了很大的意義。
《瞭望東方周刊》:目前這樣的研究是否應(yīng)用于實(shí)際治療中,從而造福人類(lèi)了?
段樹(shù)民:我們現(xiàn)在已經(jīng)可以在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)里面對(duì)各種行為進(jìn)行精細(xì)的解析和調(diào)控。對(duì)于一些嚴(yán)重的腦疾病,臨床上也已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行腦部刺激療法。比如帕金森病患者,對(duì)于那些對(duì)藥物不敏感的嚴(yán)重病人,可以在人腦內(nèi)埋入電極,通過(guò)電流刺激緩解癥狀。
但是,因?yàn)檫@樣的方式還不能做到精準(zhǔn)打擊和無(wú)創(chuàng)治療,所以它的應(yīng)用范圍還不太廣泛。將來(lái)如果能和光遺傳學(xué)技術(shù)結(jié)合在一起,我們就有可能更精準(zhǔn)并且無(wú)創(chuàng)地去控制神經(jīng)環(huán)路,不但是帕金森病,其他一些嚴(yán)重腦疾病,如癲癇、成癮以及有嚴(yán)重攻擊性的精神病人,也可以用這種光敏感的通道去控制。再比如一些失眠患者,他們往往會(huì)擔(dān)心長(zhǎng)期服用安眠藥會(huì)對(duì)腦部產(chǎn)生不良影響,而我們?nèi)绻麑?lái)能做到精準(zhǔn)的靶點(diǎn)刺激,在一個(gè)很小的腦區(qū),控制幾十個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng),就可以讓患者輕松處于一種睡眠的狀態(tài),而不用擔(dān)心藥物的副作用了。
現(xiàn)在很多人認(rèn)為神經(jīng)調(diào)控處于一種崛起的風(fēng)口浪尖,因?yàn)榇竽X不僅通過(guò)我們的感覺(jué)系統(tǒng)感受全身的信號(hào),也通過(guò)我們交感、副交感植物神經(jīng)等控制我們所有的器官,控制我們身體的一切,包括情緒感覺(jué)。
因此,從理論上說(shuō),我們的各種障礙,各種疾病,或者是功能不全,都可以通過(guò)調(diào)控神經(jīng)達(dá)到一定的作用。從這個(gè)意義上來(lái)看,幸福腦是有辦法實(shí)現(xiàn)的。腦內(nèi)有一些物質(zhì),我們叫獎(jiǎng)賞物質(zhì),它們是在受到各種刺激后由大腦分泌,比如多巴胺等。這些物質(zhì)作用在大腦上,我們就會(huì)感到幸福和快樂(lè)。而這些物質(zhì)的釋放未來(lái)就可能用神經(jīng)調(diào)控的辦法來(lái)控制。
《瞭望東方周刊》:這樣的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)目前還不成熟?
段樹(shù)民:目前用于動(dòng)物的神經(jīng)調(diào)控技術(shù)雖然很精準(zhǔn),但都是有創(chuàng)的,不宜用于人類(lèi)。科學(xué)家正在努力開(kāi)發(fā)一些無(wú)創(chuàng)精準(zhǔn)技術(shù)手段,如穿戴式設(shè)備,希望不久的將來(lái)能夠?qū)崿F(xiàn)。另外,這個(gè)調(diào)控還需要是閉環(huán)式的,就是要根據(jù)腦的狀態(tài)需求進(jìn)行調(diào)控,不然有可能會(huì)產(chǎn)生反作用。比如藥物成癮問(wèn)題,也就是吸毒,成癮者為什么要吸毒?吸毒就是外部藥物作用在大腦的獎(jiǎng)賞系統(tǒng)而產(chǎn)生快感,如果不能很好控制的話(huà),他就會(huì)反復(fù)追求,最后造成成癮,這就違背了調(diào)控的初衷。
我們希望,將來(lái)能夠發(fā)展出一種調(diào)控的手段,由醫(yī)生設(shè)定好參數(shù),跟蹤觀測(cè)人的大腦的幸福感是在一種什么狀態(tài),如果覺(jué)得狀態(tài)不對(duì)了,如可能會(huì)焦慮了,就進(jìn)行一定的刺激,讓大腦分泌一定的愉快物質(zhì)。當(dāng)然也要有度的權(quán)衡,不能過(guò)度地追求愉快物質(zhì),不能分泌太多,也不能反復(fù)刺激。
過(guò)去我們講幸福腦往往是通過(guò)心理干預(yù),開(kāi)導(dǎo)病人有良好的心態(tài),健康的生活方式。未來(lái),我們希望能從心理手段過(guò)渡到神經(jīng)調(diào)控的手段,如此實(shí)現(xiàn)更有效的控制。