研究神经通路可以揭示心理健康的哪些方面

神经科学家戴琦（Kay M. Tye）研究大脑如何引起复杂的情绪状态，例如抑郁、焦虑或孤独。 她从科学的最前沿分享了她的最新发现——包括开发一种使用光来激活特定神经元，让小鼠行为产生巨大变化的工具。了解这些发现如何改变你对思维的看法——并可能发现有效治疗精神疾病的方法。

首先，我要说出一个
你认为是正确的看法。

“你思想的方方面面
都源自你的大脑。”

如果我们认为思想来自大脑，

那为什么我们对待心理和身体疾病
的态度如此不同？

身为神经科学家，别人常告诉我，

我不能去研究内心状态，

如焦虑、渴望、孤独，

是如何由大脑呈现的，

所以我决定，我偏偏要这么做。

我的研究项目旨在

通过研究脑回路来理解思维。

具体来说，我在探究我们的
大脑是如何产生情感的。

要研究情感和情绪是非常难的，

因为它们无法衡量。

行为仍然是最好且唯一

能用于窥测他人情感体验的窗口。

没错，自我评估是一种行为输出，

对动物和人都适用。

动机行为可大致归为两类：

寻求愉悦和逃避痛苦。

生存最根本的能力

就是去接近那些对你有益的事物，

并回避那些对你有害的事物。

而在我们现代社会中，

无法鉴别其中的差异，
就会被贴上心理疾病的标签。

如果我的车出了问题，

我会把车送去技工那里，

他们会做的第一件事
就是检查引擎盖下。

但在心理健康研究中，

你不能只靠按下按钮
就把引擎盖弹开，

这就是为什么我们
要用动物进行实验。

准确来说，我的实验室
用小鼠做实验。

若要理解大脑，
我们就需要研究大脑。

这是史上头一回，我们能做到，

我们能打开引擎盖，

我们能够查看内部，

进行实验，看到结果。

我们的思维是个黑匣子，
而科技为其打开了新窗口。

光遗传学工具的发展

让我们能前所未有地
控制大脑中特定的神经元，

以及它们如何发出电信号
进行彼此交流。

我们可以用基因工程
制造对光敏感的神经元，

然后用光来控制神经元的激发，

从而改变动物的行为，

让我们能深入了解
那个神经回路的作用。

想知道科学家是如何
想出这种方法的吗？

科学家借用其他基础科学领域的知识，

开发出了光遗传工具。

水藻是单细胞生物，
已经进化成向光而游的特性，

当蓝光照在水藻细胞的眼点上，

有一个（离子）通道会打开，
产生电信号，

让小鞭毛拍动，

将水藻推向阳光方向。

如果我们复制水藻对光敏感的部分，

通过基因编辑将其加入神经元，

我们也能让神经元变得光敏感。

不过，对神经元而言，

当我们通过光导纤维，
把光照到大脑深处时，

我们会改变神经元如何将电信号
发送给大脑中其余神经元，

从而改变动物的行为。

在我同事的帮助下，

我率先使用光遗传工具，

选择性地锁定 A 点的神经元，

通过连结发送信息到 B 点，

让周围联结其他地方
的神经元不受影响。

这个方法能让我们测试大脑

这一团乱麻中每根连接线的功能。

大脑有个区域叫做杏仁核，

大家一直认为它对情绪至关重要，

而我的实验室发现，

杏仁核就像是道路上的分叉，

启动一条路径就会
驱动积极的情绪和接近行为，

而启动另一条路径则会
导致消极的情绪和回避行为。

我给大家展示几个例子——

体验一下原数据——

我们如何用光遗传学
来锁定大脑中特定神经元，

并导致极其特定的行为变化。

焦虑症患者的杏仁核
两个部分之间的

交流存在异常，

但在人类身上很难知道
这种异常是焦虑症的原因

还是后果。

我们能使用光遗传学
在小鼠身上锁定同样的通路，

看看会发生什么。

这是高架十字迷宫，

是一种广泛使用的
焦虑行为测试。

它测量小鼠有多少时间

待在闭合通道的安全中，

与之相比又花多少时间
在开放通道中探索。

小鼠已经演化成偏爱密闭空间，

比如安全的鼠洞，

但为了觅食、找水、寻配偶，

它们需要出去到开放的野外，

在那里它们更容易受到天敌威胁。

我坐在背景的这里，

我准备要去打开开关。

现在，我打开了开关，
把光照打开。

大家可以看到小鼠开始
更频繁地探索迷宫中的开放通道，

与用药物治疗焦虑不同，

它没有变得镇静，
也没有出现运动障碍，

只是在进行协调、
看起来自然的探索。

这个几乎是立即见效，

且没有任何可检测到的副作用。

现在，我关上开关，

你们可以看见小鼠的
脑功能恢复正常，

且躲回了角落。

当我在实验室记录这些数据时，

我非常兴奋，却只有我一个人。

我太激动，
所以我安静地尖叫了一声。

（安静地）啊啊！

（笑声）

我为什么这么激动？

理论上，我知道
是大脑在控制思想，

但由我亲手打开开关，

看见了老鼠改变行为状态，

如此迅速地，如此可逆的，

这是我第一次真正相信这个理论。

自从那第一次突破，

我们又有了很多新发现，

我们发现特定的神经回路能够引发

动物行为的戏剧性改变。

再举另一个例子：
强迫性暴饮暴食。

有两个理由让我们吃东西，

寻求愉悦，比如美味的食物；

或者避免痛苦，比如饥饿。

我们要如何找出
强迫性暴饮暴食的治疗方法，

同时不扰乱我们生存所需的

由饥饿驱使的进食呢？

第一步是要了解

大脑如何引起进食行为。

这只完全吃饱的小鼠只是在探索

一个完全没有任何食物的空间。

这里我们用光遗传学
来锁定下丘脑中的神经元，

它们通过神经连结，
发送信息到中脑。

当我打开光照，就在此时，

各位可以看见，
小鼠马上开始舔地板。

（笑声）

这种看似很疯狂的行为

即将升级成我觉得
非常不可思议的情况。

其实有点像幻觉。

准备好了吗？

就是这里。

看，它把手举起来，
就好像它在吃一块食物，

但它手里什么也没有。

这个神经回路足以
驱使它做出进食行为，

即使它根本不饿，

甚至也没有食物。

我不确定这只小鼠是什么感觉，

但根据我们锁定这条神经通路
所引发的行为，

我推测这些神经元
能够驱使渴望。

再把光照关掉——

动物归于正常。

当我们关闭这条通路时，

我们就能抑制及减轻
强迫性暴饮暴食，

却不会改变饥饿进食的本能。

从刚才我展示的两条短片中，

我们学到了什么？

那就是当我们对大脑
神经回路做出特定的改变，

就能让行为发生特定的变化。

我们所有有意识的体验

都受大脑细胞的控制。

我的父母是物理学家和生物学家，

他们在来美国求学的

船上相遇。

所以，很自然，

既然没有“压力”
必须成为一名科学家……

（笑声）

当我还是大学生时，

我需要决定是专攻
心理学，研究思想，

还是神经科学，研究大脑。

而我选择了神经科学，

因为我想要了解思想是怎样

从生物组织中诞生的。

但其实，我很圆满地做到了两者兼顾，

现在，我的研究项目

连接了思想和大脑间的空隙。

根据我实验室所做的研究，

我们可以开始把特定的神经回路

和情绪状态相关联。

我们已经发现了若干回路

可以控制焦虑相关的行为，

强迫性暴饮暴食，

社交，逃避，

以及其他种类的激励行为，

它们或许都能反映内在的情绪状态。

我们曾认为思维的功能
是由大脑区域来定义的，

但我的研究指出，
在一个大脑区域内，

会有许多不同的神经元
在做不同的工作，

这些功能有一部分是由
神经的路径来定义的。

让我打个比方来说明

这些发现如何改变
我们看待大脑的方式。

让我们把大脑比作世界，

把神经元比作人。

而我们想要了解信息是
如何在地球上传播的，

当然，如果在记录
一个人说的话时，

还能定位他的位置，
会很有帮助，

但我认为同样重要的是，

要知道这个人在对谁说话，

谁在倾听，

以及听到的人对他们
收到的信息作何反应。

心理健康治疗的现状

基本上是在用试错策略，

而且没有效果。

针对心理健康疾病
的新型药物治疗方案

开发已经四处碰壁，

从上世纪 50 年代以后，
几乎没有任何实质进展。

那么，未来会如何？

在不久的将来，

我期待看到一场
心理健康治疗的变革，

我们会专注于大脑中特定的神经回路。

诊断依据将同时基于行为症状，

以及可测量的脑部活动。

在更远的将来，

我们不仅能够对大脑进行急性改变，

从而让行为发生急性改变，

也可以藉由突触可塑性的知识，
实现更永久的改变；

将两者结合，我们就可以把大脑推向

通过神经回路重新编程，
实现大脑自我修复的状态。

在回路层面进行的暴露疗法。

一旦我们把大脑切换到自愈的状态，

就可能发挥持续的作用，

没有任何副作用。

我能设想在未来，
神经回路的重新编程

代表的不只是治疗方式，
更是可能的解药。

好的，但现在呢？

如果从此刻以后，

在座各位听完演讲后，

真的相信思想完完全全
源自你的大脑细胞，

那么我们可以立马甩掉
消极的观念和污名，

不再阻止许多人

获得他们所需的心理健康支持。

心理健康专业人士

总是在想，下一个新的疗法是什么，

但在我们应用新的疗法之前，

我们需要让人们能自在地寻求它们。

想象一下，只需让那些需要
心理治疗的人获得帮助，

我们能把自杀率

和校园枪击案降低多少。

当我们真正了解思想是
如何从大脑诞生的，

我们就能为将来人生中

会出现心理疾病的每个人
改善他们的生活——

他们占半数的人口——

也能改善其他与之共享
这个世界的人们的生活。

谢谢。

（掌声）