我研究 年夜 脑20年后创造 ,我们也许 一直走错了路

摘要

Nicole C. Rust,宾夕法尼亚年夜 学神经科学教授、生理学教授、国际顶尖脑科学家,也是《Elusive Cures》一书的作者。她曾获得美国国度 科学院颁发的 Troland 研究 奖(Troland Research Award)、NSF CAREER 奖、Sloan

Nicole C. Rust,宾夕法尼亚年夜 学神经科学教授、生理学教授、国际顶尖脑科学家,也是《Elusive Cures》一书的作者。她曾获得美国国度 科学院颁发的 Troland 研究 奖(Troland Research Award)、NSF CAREER 奖、Sloan 研究 奖、McKnight 学者奖及 Simons Pivot Fellowship 等多项国际顶尖科研荣誉。


几十年来,人类倾尽巨额资金和最尖端的科技,誓要攻克阿尔茨海默症、抑郁症、帕金森病……可冷漠的现实是:这些脑部疾病依然没有真正的治愈办法 。


我们错在那边?


我研究 年夜 脑二十年,写下《Elusive Cures(难以捉摸的治疗办法 )》,终于意识到一个残酷毕竟:题目压根不在于我们不够积极,而是我们一直把年夜 脑想错了。


年夜 脑不是一台死板 ,不是一列多米诺骨牌;

它更像天气系统,充满反馈、杂乱和出现 ;

假如我们还在探求“坏失踪 的零件”,我们永久走不出逝世 胡同。


这篇文章,我想带你从新 审阅年夜 脑,告知 你为什么几十年没有突破,以及——将来也许 真正的解法在那边。


一、为什么几十年过去 了,我们依然没有治好年夜 脑疾病?


假如你去回顾过去 三四十年的神经科学发展,会创造 一个令人矛盾的画面。


一方面,这是一个科技狂飙的时代 。

我们能用功能磁共振(fMRI)看到年夜 脑工作时的图像;

能用基因测序解读人类 DNA 的奥秘;

能用光遗传学打开或封闭 某个神经元,就像开关灯一样精准。


无数顶尖学者、研究 机构和制药公司,将最聪明的人才和最庞年夜 的资金投入到“攻克年夜 脑疾病”的疆场 。


但另一方面,现实却令人扫兴


1、阿尔茨海默症的患者人数逐年攀升,几乎所有家庭都恐惊它的降临,却没有真正有效的阻断本领;

2、抑郁症依然困扰着数以亿计的人,很多患者长期依赖药物,却依旧无法真正摆脱重复 爆发 ;

3、帕金森病的药物治疗只能缓解部门症状,却无法阻止病程的继续恶化;

4、至于精力破裂 症、焦虑症、自闭症谱系停滞等,更是庞杂 得像一团乱麻,至今没有靠得住 的根治方案。


几十年时光 ,投入的经费以“千亿美元”计,为什么我们依然没有拿出真正的“治愈”结果?


很多人会把责任归咎于“科学还不够积极”。但我在科研的二十年里渐渐意识到,答案 并非云云。毕竟上,我们的积极非常巨年夜 ,我们掌握的对象 也越来越先辈。真正的题目在于,我们也许 一直用错了办法 。


科学界过去 几十年,都在攀缘一座“看似合理、实则毛病 ”的山岳 。那座山,就是所谓的“多米诺骨牌逻辑”:我们假设年夜 脑出题目,就像有一块骨牌倒下,推倒了后面的所有骨牌。只要找到并修睦这块“坏骨牌”,就能阻止疾病。


听上去多么 清晰!基因导致分子非常,分子导致细胞非常,细胞导致回路非常,回路导致功能非常——完善的线性链条。


这套逻辑让无数科学家敬佩,也让制药企业激情 万丈。但几十年过去 了,我们得到的答案 却是 :

1、阿尔茨海默症,基因的作用只是进步风险,而不是决定 运气;

2、抑郁症,没有找到那块骨牌;

3、精力破裂 症和自闭症,竟然涉及数百个基因的薄弱联系关系 ,根本无法归结到某一个点。

于是我们一次次陷入窘境:显着技术越来越强,药物越来越精准,但突破却始终没有出现。


二、多米诺骨牌头脑的陷阱


科学家是怎么想的呢?

几十年来,我们风俗把年夜 脑理解成一个精密的死板 :基因就像蓝图,分子像零件,神经元像电路板,整个年夜 脑像一台超庞杂 的动员 机。


一旦出题目,逻辑就很清晰:找到坏失踪 的零件,换失踪 它,死板 就规复正常。


这就是所谓的“多米诺骨牌逻辑”:一个基因突变 → 一个分子失常 → 一个神经元坏失踪 → 一个脑区功能瓦解 → 末了表现为疾病。


它的魅力在那边?——简单、直观、可操作。

1、制药公司喜好它,由于意味着可以“一病一药”;

2、学术界喜好它,由于符合“因果链条”的叙事;

3、"年夜 众," 也轻易理解,乃至能让人产生一种虚假的平安 感:既然能找到“元凶”,那治愈就只是时光 题目。


然而,现实却给了我们一个残酷的答案 :这套逻辑根本不足以表明年夜 脑疾病。


举个例子:

1、在阿尔茨海默症里,确实 存在一些风险基因,比如 APOE4。假如你携带它,发病几率会更高。但注意:这并不是“必然”,很多携带者一生都不会发病。那我们该说它是“坏骨牌”吗?显然不够。

2、在抑郁症里,有些人履历了巨年夜 的创伤,于是陷入抑郁;但也有人在没有显着外因的环境下同样抱病。这意味着,外部环境和年夜 脑内部状态的互动,远比一条线性的骨牌链庞杂 得多。

3、至于精力破裂 症、自闭症谱系停滞,它们往往牵涉上百个基因的弱联系关系 。假如说每个基因都是一张扑克牌,那这些疾病就不是“某张牌坏了”,而是整副牌的组合办法 出了题目。


换句话说,科学界花了几十年想找出“症结 骨牌”,可效果创造 :

1、有的疾病根本没有那块“症结 骨牌”;

2、有的疾病涉及的骨牌太多,没法用单一因果来表明;

3、即便找到了某些相干 基因或分子,药物也常常在临床实行 中失效,由于现实中的年夜 脑远比实行室的假设庞杂 。


把年夜 脑看作骨牌死板 ,本身就是一种误导。这种头脑办法 带来两个严重结果:

过度简化:忽视 了年夜 脑内部成千上万的反馈回路;

盲目乐观:让我们认为 “找到坏零件”就能解决 一切,效果一次次扫兴。

所以,在我看来,这不是一个“科研希望慢”的题目,而是一个“头脑框架错了”的题目。


真正的年夜 脑,根本不是骨牌;它更像是天气系统。


三、年夜 脑更像天气,而不是死板


假如说“多米诺骨牌逻辑”最年夜 的题目是过度简化,那真正的年夜 脑,毕竟更像什么?我认为,它更像天气系统。


想象一下天气:

1、无数气流在运动,彼此 作用;

2、一点点扰动就也许 激发 巨年夜 结果,这就是“蝴蝶效应”;

3、它不是直线发展的,而是充满了循环、反馈、非线性;

4、我们可以预测天气,但没人能真正“掌握 ”天气。


年夜 脑也是云云

1、一颗神经元的放电,会影响到成千上万个鄙俚神经元;

2、一个化学物资 水平的轻微波动,也许 激发 整个情感 网络 的连锁反响 ;

3、情感 与体验之间的关系,就是一个巨年夜 而庞杂 的反馈循环:心情 会影响你如何感想 感染 事件,而你如何感想 感染 事件,又会反过来塑造你的心情 。

这就是为什么药物会有副作用。由于你试图转变 系统中的一个点,却很难预测它会在系统中掀起如何 的连锁反响 。


“坏零件”头脑的伤害


假如你把年夜 脑当作动员 机,修一颗螺丝就能解决 题目,那你天然会以为“找到靶点”是症结 。

可在天气这样 的系统里,根本没有一个“坏螺丝”。

你不克不及 指着天空说:“把这片云修睦,暴雨就不会来了。”


年夜 脑的疾病,同样云云

抑郁症不是由于某个单一化学物资 出了题目;

阿尔茨海默症也不是由于某个基因突变就必然触发;

这些疾病是系统整体失衡的效果。


一个新的比方 :康健与疾病是两种“天气模式”

你可以把“康健的年夜 脑”和“抱病的年夜 脑”想象成两种差异的天气模式:

康健的年夜 脑,就像晴朗的天空,有波动,但总体稳定;

抱病的年夜 脑,就像陷入了一个坏天气系统:阴雨连绵,乃至暴风骤雨。

我们的任务不是修一颗“坏螺丝”,而是要找到办法,把年夜 脑从坏天气模式推回晴天气模式。


这就是我在书里提出的思路:我们要继续庞杂 性,用数学模型 去理解年夜 脑整体的动力学规律,找到系统的脆缺点和掌握 点,再经由过程 药物、刺激或活动干预,把它引诱 回康健轨道。


四、技术突破,让我们第一次有机会理解“年夜 脑的天气”


也许 有人会问:假如年夜 脑真的像天气这么庞杂 ,那我们是不是根本没希望了?


恰好相反。正由于我们换了头脑办法 ,再加上科技的飞跃,我们终于站在了一个新的起点。


从“一颗神经元”到“一百万颗神经元”


我还记得,25 年前我读研究 生时,我们能做的最先辈的实行,就是用电极记载一颗神经元的运动。

这就像你站在城市里,只能听到一栋楼里某个房间的声音,然后试图揣摸 整个城市是怎么运转的。


今天,环境完备 差异。我们已经可以在小鼠年夜 脑里同时记载一百万个神经元的运动。这意味着我们第一次有机会看到“年夜 脑这座城市的交通图”,而不仅仅是盯着一个斗室 间里的灯泡。


这种飞跃相当于:

1、从“拍一张暗昧的卫星照片”,到“及时追踪整个景象系统”;

2、从“盯着一滴雨”,到“模仿整场风暴”。


年夜 脑建模进入“天气预告时代 ”


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