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如果改变神经科学进程的著名癫痫病人亨利·莫莱森(H.M.)当年有本文中的新疗法,或许也就不会被切除双内侧前颞叶,从此也就不会有顺行性遗忘障碍了。
癫痫是一种很奇怪的症状,正如同文中那个朗诵爱伦坡诗歌的少年,某种语言的整合方式似乎与癫痫发作构成了一个闭环回路——这也对应了好莱坞演员丹尼·格洛弗(Danny Glover)之于铃声的关系。循此模式,除了迷走神经的“碎碎念”(遗忘-排除),我们还可以通过人工干预来重新设计致病的路径。
本文来自微信公众号:利维坦(ID:liweitan2014),作者:Kelly Clancy,编辑:明治,翻译:钠钾,头图来自:视觉中国
我的父亲是一位神经科医生,他有一位病人曾饱受一首诗歌的折磨。那位病人名叫菲利普,12岁,是新泽西州普林斯顿一所著名寄宿制学校的学生。他曾有一项任务是背诵埃德加·爱伦·坡(Edgar Allan Poe)的诗作《乌鸦》(The Raven)。
在演讲之前,他已经排练了不下几十遍,并且很轻松就能将全诗回忆起来。但当他站在同学们面前时,奇怪的事情却发生了。
每当朗诵到这首诗著名的叠句“乌鸦说‘永不复还’(Quoth the Raven ‘Nevermore’)”时,他的右嘴角都会颤抖。在一群漠然的青少年面前,随着嘴角颤抖的不断加剧,他的身体开始失去控制,甚至出现了大小便失禁的情况,直到朗诵到一半时,他突然抽搐着倒在地上。那是他第一次癫痫发作。
听说这个故事后,我的父亲决定进行一个实验。在菲利普初次拜访时,他递给男孩一本《乌鸦》让他大声朗读。还是一样,每当读到乌鸦那阴森森的预言,菲利普就会结巴起来,咬紧牙齿,嘴角扯向两边,仿佛在无声地反驳。
父亲在菲利普发作前拿走了那本诗,随后又给他的老师写了一张便条,以免他再次被要求背诵这首诗。父亲解释说,菲利普的大脑已经开始自行将某些语言模式与癫痫发作联系起来了。
新一代电子药物可以通过利用神经元来学习新的关联性规则,进而使治愈永久性疾病成为可能。
神经系统的神奇力量就在于它的学习能力,这种能力甚至可以贯穿整个成年期。神经元网络通过测定一种名为“刺突”(spikes)的电化学脉冲时速来发现新的关系,进而用刺突进行交流。这种短暂的模式加强或削弱了细胞之间的联系,从而构成了记忆的物理基础,并且其结果大多都是有益的。
因此,我们习得了将原因与结果联系起来的能力,比如侵入阴影、俯冲掠食的猎鹰,和汲取地下隐藏水源的仙人掌,这就让生物体在捕食者和竞争者面前占了上风。
但有时,神经元的工作好像过于出色了。大脑凭借其非凡的计算能力不仅让我们学会了语言和逻辑,还学会了如何生病。
例如,经历过一次随机癫痫发作的人,其复发的可能性是从未发作过的人的50倍。就像菲利普与《乌鸦》一样,当他再次受到与第一次发作前相同的刺激——比如焦虑情绪或某段特定的音乐,就更容易引起复发。癫痫的发作频率越高,潜在的神经网络就可能变得越强大、波及范围越广,从而诱发更为频繁且猛烈的复发。
父亲的另一个病人詹姆斯,是一位50多岁的医生,患有脊柱关节炎。这种疾病十分痛苦,所以医生切断了他下半身传递疼痛感的神经。然而,在手术数年后,即使背部和腿部再也不能向大脑发送疼痛信号,詹姆斯仍然能像从前那样感受到疼痛。这导致他连穿袜子很费力。
最近的一项研究解释了其中的原因:和许多慢性疼痛患者一样,詹姆斯的原始损伤频繁且猛烈地激活了他大脑中的疼痛回路,以至于这些神经对极其细微的刺激也开始变得敏感,甚至是轻轻的触摸。也就是说,持续的不适感形成了一种“痛苦记忆”。
就像你还记得自己的初吻一样,詹姆斯的大脑在身体早已无法感知疼痛的情况下,仍能回忆起疼痛的感觉。
还有一些病症是可以习得的,比如强迫症、创伤后应激障碍(PTSD)、上瘾、甚至是某些由于神经元的耦合而恶化的消化系统疾病。这一共性的发现让医生们豁然开朗:如果疾病是可以习得的,那是否也可以忘记呢?
每当丹尼·格洛弗(Danny Glover)听到一种轻微的铃声时,他就知道自己的癫痫要发作了。随着那铃声不断增大,他也逐渐无法忍受。这位美国演员兼导演第一次癫痫发作是在他15岁那年,这种疾病折磨了他近二十年,直到1977年的一天,31岁的格洛弗找到了应对的方法。
正当格洛弗准备登上旧金山一家剧院的舞台,完成他职业生涯中第一个重要角色时,他又听到了那个声音。他在后台踱来踱去,想要抑制癫痫的发作。
“我不会发作。我一定不会发作的。一定不会。”他自言自语地念叨着。他回忆说:“每次说‘我不会发作’的时候,我都相信自己一定不会发作。每一次我都在变强,症状也在一点点减轻,到后来我已经完全可以正常上台表演了。”当格洛弗将这种“自我催眠”的方法重复了四年之后,癫痫发作突然神秘地停止了。他说从那以后自己再也没有听到过那种声音。
熟能生巧:1982年,丹尼·格洛弗(站立者)在《哈罗德大师和男孩们》(Master Harold ... and the boys)的首演中。格洛弗通过他所谓的“自我催眠”克服了近二十年的癫痫发作。到20世纪80年代初,他的症状已经完全消失了。中国观众比较熟悉他,还是和很多好莱坞电影有关,比如《生死狙击》、《2012》等。
笔名为“大卫·B”的法国漫画家皮埃尔·弗朗索瓦·比夏尔(Pierre-Francois Beauchard)在自传《癫痫患者》(Epileptic)中讲述了一段类似的经历。这部漫画小说里穿插着他的癫痫症患者哥哥的身心恶化情况与他对绘制战争场面和怪物的日益痴迷状态,幻想使他恍惚,让他得以逃离自己的疾病。而他的哥哥,最终却变得极端暴力且面目全非。
比夏尔胜利了。在一个场景中,面对自己癫痫发作的哥哥,他变成一条龙,全副武装,把野兽化为了碎片,并宣称:“我已经战胜了困扰我的疾病。”
如果暴行能从我们的集体记忆中抹去又会怎样?
神经学家认为,像格洛弗和比夏尔这样的自愈性癫痫患者们,可以通过对迷走神经(vagus nerve)施加一定的控制力来消除自己的病痛。
迷走神经负责在大脑和器官之间传递信息,它所发出的信号有镇静作用,比如降低心率和血压,或缓解焦虑。刺激迷走神经还可以使大脑皮层的活动平静下来,从而扼住绝大多数癫痫发作的源头。这种大脑沉默使得神经元很难达到一定峰值,从而降低了全面发作的风险。
作为自主神经系统(autonomic nervous system)的一部分,迷走神经可以在没有意识控制的情况下正常工作。但如果掌握了技巧,你就可以任意激活它。你是否见过一个疲惫的婴儿在入睡前揉眼睛?事实证明,只要按压眼球,或者按摩下巴下面的颈动脉,就能激活迷走神经,使神经系统平静下来。
我们还可以通过练习冥想或是意念来管理许多身体的自主功能。例如,一些深海潜水员能够通过减缓新陈代谢来维持体内氧气含量;瑜伽大师可以降低心率;而西藏的一些僧侣则能够通过一种名为“内火瑜伽”(tummo)的呼吸练习大幅提高体温。
同样的,对于药物无法治愈的癫痫患者来说,可以通过观察他们的大脑活动记录,捕捉平静状态时的信号,从而使他们学会用意念抑制癫痫发作。
然而,这种意志控制法需要耗费大量时间和精力去习得,而且不一定能成功。因此,科学家们正在致力于开发一种植入技术,它可以利用电脉冲调试有潜在发病风险的神经回路。也许有一天,这种被称为“电子药物”(electroceuticals)的人工调节器会加速我们的遗忘进程。
如今的电子药物只会暂时缓解疾病,干预细胞间的交流,但原有的通路并不会被破坏。当从病人的大脑或身体中将其移除后,以往的病症还是会复发。例如,迷走神经刺激器是一个类似永久起搏器的东西,它通过一根柔软的导线持续向颈部的一段神经发出轻微震动。借助置于刺激器上的一根磁棒,患者可以手动停止或缩短癫痫的发作,甚至是减缓心率。
另一种比较流行的技术是脑深部电刺激法(deep brain stimulation,即DBS),它可以治疗多种疾病,比如帕金森症、癫痫和重度抑郁症。这种疗法会将针状电极植入大脑,然后用高频脉冲持续刺激周围的组织。它非常有效,尤其是在药物不起作用的情况下。以帕金森患者为例,DBS疗法可以降低近90%的肢体颤抖。
然而,神经科学家才刚刚明白这种疗法是如何起作用的。在某些情况下,电脉冲似乎可以通过使特定的大脑区域安静或兴奋,来提高或降低神经活动的阈值。在其他情况下,它可能会重置相隔较远的大脑结构之间的健康通信方式,这些结构在某种程度上会利用不同频率同步神经活动来交换信息。而这些有节奏的活动又被称为振荡(oscillations)。
研究表明,大脑的每个区域都可以通过匹配其他区域的振荡来进行信号交流,就像业余无线电爱好者收听不同的频道一样。
当振荡破坏正常的细胞活动时,就会产生疾病。例如,帕金森患者大脑内运动皮层(大脑中协调自主运动的中枢)的神经元被锁定在特定的振荡内,当他运动时,这些振荡的振幅就会增大,从而导致震颤或其他运动障碍。DBS则打破了这一模式,它通过刺激中脑运动网络的一部分组织,将运动皮层的细胞与强烈的振荡分离,使它们能够再次独立活动。然而,这项技术并未能产生持久的作用,可能是因为它同时广泛地刺激了多种神经元。
艺术的慰藉:此类作品帮助大卫·B摆脱了困扰自己的烦恼疾病,被发表于他的漫画小说《癫痫患者》中。© David B/Pantheon Books
未来的设备将更加精密。通过利用神经元来学习建立新关联的规律,这些新一代的电子药物完全有可能永久治愈疾病。学习最重要的就是掌握时机。
例如,假设神经元A正在与目标神经元B建立联系,如果A先于B发出脉冲,那么这种联系就会加强。但如果B先发出脉冲的话,它们之间的联系就会减弱。神经科学家怀疑,这种被称为脉冲时间依赖的可塑性(spike timing dependent plasticity)的性能,是神经网络用来编码因果关系的基本公理。人工刺激同样可以重新设计致病的路径。
研究人员已开始尝试证明这种做法的可行性。例如,2007年,法国国家科学研究中心和加州大学圣地亚哥分校的研究人员操纵了一只老鼠大脑皮层内,接收胡须输入信号的神经元的活动。
正常情况下,当一根胡须被触动时,这些细胞会出现尖状突起。但科学家们在触碰老鼠胡须前的几毫秒内对细胞进行了电刺激,通过重复这一行为,他们最终成功抑制了胡须与神经元之间的联系,这些细胞也就不太可能再对胡须的运动作出反应了。同样的方法也可以被用于医疗,通过削弱过度敏感的神经连接来治愈疾病,如慢性疼痛或创伤后应激障碍。
一些较复杂的植入物不仅能刺激大脑,还能接受信号。数百个记录电极封装在几立方毫米的空间内,这些设备将灵敏捕捉疾病的神经信号,从而更精确地锁定疾病区域。例如,对于吸毒者来说,电子药物会检测到大脑中欲望的上升,并在导致不良行为之前加以抑制。而植入物则会嗅出其中的创伤记忆,并抹去其情感分量。
这种电疗的方法将保留给最难医治的病人,因为传统的干预措施在他们身上已经完全不起作用了。但这一疗法的界限是什么?我们是否能从集体记忆中抹去暴行?或是洗刷士兵们心中的罪恶感?就像任何药物一样,遗忘既是良药,也是毒药。
本文来自微信公众号:利维坦(ID:liweitan2014),作者:Kelly Clancy,编辑:明治,翻译:钠钾