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书名: 贪婪的多巴胺+多面的谷氨酸
定价: 128.0
作者: 丹尼尔·利伯曼,迈克尔·E. 朗,马克·P.马特森
出版社: 中信出版集团股份有限公司
ISBN: 9787521731583

《贪婪的多巴胺》
★新世代独立图书奖
★脑科学家大卫·伊格曼&神经学家维兰努亚·拉玛钱德朗荐
★用通俗的语言、鲜活的案例讲述多巴胺如何影响人的情绪、行为和习惯
★为什么热恋的情侣感情越来越淡?为什么天才和疯子总是一线之隔?为什么雄心勃勃的节食计划总是以失败告终……关注“向上”的多巴胺让我们有更高的期许、更大的目标的同时,也让人变得不知满足
《多面的谷氨酸》
为什么有些记忆如此深刻,而有些记忆却转瞬即逝?
为什么我们在紧张时心跳加速,焦虑时却感到无力?
为什么有些人在面对压力时能保持冷静,而有些人则容易崩溃?
为什么人在健身后会精神焕发,思维敏捷?
★北京大学精神卫生学博士、书评人汪冰,斯坦福大学教授罗伯特·萨波尔斯基,多伦多大学生理学系教授格雷厄姆·科林格里奇荐
★ 从记忆力到免疫力,从肠道健康到阿尔茨海默病,再到焦虑和抑郁,谷氨酸的影响无处不在
·记忆加速器:探索谷氨酸如何促进突触可塑性,提升记忆力和学习效率。
·肠道平衡家:揭示谷氨酸在维护肠道屏障和调节微生物群中的关键作用。
·免疫强化剂:了解谷氨酸如何激活免疫细胞,增强身体对疾病的防御机制。
·神经元的“兴奋剂”,多种疾病的助推器:谷氨酸可使神经元兴奋致死。这种兴奋性毒性可以在癫痫发作、脑卒中和创伤性脑损伤时迅速发生,也可能在阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化和亨廷顿病中更隐蔽地发生。
★ 威神经科学家的大脑塑造法,改善认知、情绪,提升复原力
·运动:运动能增强谷氨酸能突触传递的强度,对抗抑郁和焦虑,定期有氧运动可以提高学习能力和记忆力。
·间歇性禁食:间歇性禁食可以通过增强抑制性GABA能神经元的活性预防或减少癫痫发作,减轻脑卒中引起的能量不足,抵抗认知障碍。
·智力游戏:增加谷氨酸能神经元回路活性,增强现有神经元回路的结构和功能可塑性,刺激海马神经发生,延缓衰老带来的认知能力下降。

《贪婪的多巴胺》
为什么曾经浪漫的感情也会变淡?为什么成功人士通常不会觉得自己很成功?为什么几乎有的节食计划后来都功亏一篑?为什么聪明的人也经常会做出糟糕透顶的决定?这都取决于大脑中的一种单分子结构——多巴胺。这种化学物质控制着你的欲望、想象、冲动、创造力,出乎意料地影响着我们生活的方方面面。
我们的身体受到“向上”和“向下”两类物质的控制。“向下”指的是控制当下的神经递质,它们决定了我们当前的感受;“向上”则是指多巴胺,它们决定了我们的长远规划、愿景、未来期望。正因如此,多巴胺并不像很多人以为的,是一种快乐分子。它其实是一种欲望分子,在我们已经获得很多的同时,让我们有更高的期许、更大的目标。多巴胺让我们把眼光放得更长远,追求更高的目标,但也同时让人欲望无止境、不知道满足。它既能让你体会成功的喜悦,也让成功变得平淡无奇;它让你不顾一切地投入一段感情,但也能让当初的深情被岁月磨平;它能让你获得超高的智商,但也让你与疯狂一步之遥……
了解这种物质是如何影响我们的情绪、决策和生活的,能够帮助我们充分发挥大脑的潜在功能,提高办事效率,在工作和生活中获得更好的表现。
《多面的谷氨酸》
你是否好奇过,为什么有些记忆如此深刻,而有些记忆却转瞬即逝?为什么我们在紧张时心跳加速,焦虑时却感到无力?为什么有些人在面对压力时能保持冷静,而有些人则容易崩溃?为什么我们在健身后感到精神焕发,思维敏捷?这些日常体验的背后,都与一种名为谷氨酸的神经递质密切相关。
谷氨酸是生物体内一种重要的氨基酸,人类大脑中90%以上的神经元都以谷氨酸作为神经递质,而其他神经递质只能通过巧妙地改变谷氨酸神经元的持续活动来影响大脑的功能。此外,谷氨酸能神经元还控制着我们的身体运动,并影响着包括心脏和肠道在内的其他身体器官。
本书以生动的语言与精彩的故事和丰富的科学实验数据,揭示了谷氨酸的多面性。谷氨酸的这种多面性不仅体现在它对人体许多器官具有重要影响,也体现这种影响既有正向的,也有负面的,正向影响可以更好地塑造我们的大脑,而负面影响则会导致疾病。
谷氨酸在大脑发育、学习能力谷氨酸和记忆力的形成中,如同一位雕塑师,精心塑造着我们神经网络,让我们能够学习新的知识、回忆旧的经历;谷氨酸还是大脑中的指挥官,调控着我们的应激反应,让我们在紧张情况下保持警觉和专注;此外,谷氨酸也参与调节情绪和认知功能,它的失衡可能导致焦虑、抑郁等心理障碍。
除了大脑,谷氨酸与肠道和免疫系统也有相互作用。肠道微生物群的组成可能通过影响谷氨酸的水平来影响大脑功能;而肠道炎症可能会影响神经元对谷氨酸的敏感性,进而对帕金森病的发展起到一定作用。谷氨酸可以通过影响免疫细胞的活动,参与调节大脑的免疫反应。但在脑卒中或脑损伤后,谷氨酸也可能促进炎症反应,对神经元恢复不利。
面对如此多面的谷氨酸,我们又该如何趋利避害,让谷氨酸发挥其优势,而避免对我们的身体造成负面影响呢?作者在书中提供了通过健康的生活方式来优化谷氨酸能神经元网络的实用建议,通过体育锻炼、间歇性禁食和智力游戏,我们就能够认知能力和生活质量,塑造出更好的大脑!

《贪婪的多巴胺》
前言 向上与向下
1章 爱情
第2章 毒品
第3章 控制
第4章 创造力与疯狂
第5章 政治
第6章 进步
第7章 和谐
《多面的谷氨酸》
前言 非凡的分子
1章 大脑的超级建筑师
谷氨酸的多重身份
谷氨酸的发现之旅
第2章 生命之树的古老信使
谷氨酸遍布生命之树
人类大脑的奇妙构造
谷氨酸的忠诚伙伴:多巴胺、血清素和其他下属物质
第3章 婴儿大脑的雕塑师
寻找合作伙伴
细胞的生死抉择
神经胶质细胞:大脑建设的幕后英雄
第4章 记忆师
强化记忆的艺术
海马:学习和记忆的枢纽
追寻记忆的踪迹
第5章 能量的追寻者
神经元为什么像树
星形胶质细胞:大脑能量的调配师
谷氨酸和BDNF:大脑能量的黄金搭档
第6章 兴奋至死
毒素的故事:贝类、甘蔗与杀虫剂
树突的困境
神经元的极命运:爆裂还是萎缩?
第7章 大脑的意外危机
癫痫:大脑中的风暴
脑卒中:血液的背叛
脑和脊髓:意外的损伤
第8章 锈蚀大脑
阿尔茨海默病:记忆盗贼
帕金森病:颤抖的阴影
亨廷顿病:致命的遗传
ALS:罕见的突变
第9章 心理健康的操控者
焦虑症、抑郁症与PTSD:情绪的迷宫
精神分裂症:心灵的动荡
孤独症谱系障碍:封闭的世界
10章 药物的魔法与诅咒
“天使尘埃”与“K粉”:幻觉的边缘
迷幻剂:心灵的探险
阿片类药物:疼痛的缓解与依赖
精神兴奋剂:能量的假象
酒精:沉醉的诱惑
苯二氮卓类药物:焦虑克星与镇静魔咒
大麻:备受争议的草药
11章塑造更好的大脑
用进废退:大脑的适应之道
饥饿的挑战
自满导致毁灭
本书小结
尾声 谷氨酸的未来探索
参考文献
延伸阅读
丹尼尔·利伯曼,乔治·华盛顿大学精神病和行为学部临床事务副主任,兼任该校人类研究办公室机构审查委员会主席,美国精神病学会荣誉会员,曾获得卡伦基金会研究奖,发表过50多篇行为学方面的研究报告。;.;迈克尔·朗,任教于乔治城大学,曾任继续教育学院写作部主任。朗是一名演讲写手,曾为国会议员、内阁秘书、州长、外交官、企业家、总统竞选人撰写过讲演稿。他创作了多部影视剧剧本,曾入围斯兰丹斯电影节剧本奖。马克·P.马特森(Mark P. Mattson),资深神经科学专家,约翰斯·霍普金斯大学神经科学兼职教授,曾任巴尔的摩美国国家老龄化研究所神经科学实验室主任,发表论文超过900 篇,被引用次数超过20万次,是世界上论文被引用次数多的神经科学家之一。马特森是美国科学促进会会员,并获得过大都会生命基金会医学研究奖和阿尔茨海默病协会天顶研究员奖。

《贪婪的多巴胺》
《多面的谷氨酸》
《贪婪的多巴胺》
《多面的谷氨酸》
关于大脑的运作机制,本书不仅能填补知识空白,还令人耳目一新。谷氨酸是中枢神经系统中常见的神经递质,它可以是大脑的塑造者,也可以是其破坏者。阅读此书,犹如跟随一位缜密的侦探,全方位探究和认识“一面天使,一面魔鬼”的谷氨酸。说到底,认识它就是在认识我们自己。
——汪冰,北京大学精神卫生学博士、书评人
很少有哪种神经递质能像谷氨酸这样在促进或损害大脑方面起到如此多的作用;很少有科学家能与马特森在这方面的贡献相媲美;很少有书能与这本书相提并论,它是对一个领域的精湛综合。
——罗伯特·萨波尔斯基,斯坦福大学教授,著有《行为》
这本书在关注谷氨酸的同时,深入研究了神经科学的诸多方面,反映了这种神经递质在维护健康和导致疾病中的重要性。内容非常威,有神经科学家应读一读。
——格雷厄姆·科林格里奇,多伦多大学生理学系教授,多伦多西奈山医院高级研究员,2016年获得神经科学领域的“诺贝尔奖”——大脑科学奖

《贪婪的多巴胺》
1章
爱情
既得等待一生之人,为何蜜月不能长存?
我们将在本章探索那些驱使你做爱和坠入爱河的化学物质,
并回答为什么激情不会长久。
肖恩在蒸汽弥漫的浴室镜子上抹出一块清晰之处,用手指梳过黑色的头发,露出一个笑容。“应该可以了。”他自言自语道。
他解开毛巾并暗自欣赏自己平坦的腹部,他对健身的痴迷已经造就了四块腹肌。他的思绪陷入一个恼人的困扰:他从二月份开始就没和任何人约会过了。这意味着,他已经连续七个月零三天没有性生活了。意识到自己把时间记得这么清楚,让他更添一丝恼怒。今晚一定要结束这种状态,他心想。
他环视酒吧考察着各种可能性,但他也不是光看颜值。他当然怀念性生活,但他也想在生活中有人陪伴,有人聊天,有人能成为每天的期待。他觉得自己是个浪漫的人,但今晚只关乎性。
他与一名年轻的女子持续交流着眼神,她站在高吧台边一个话痨朋友旁。她长着乌黑亮丽的头发和棕色的眼睛,但他之所以注意到她,是因为她没有穿着通常的“周六夜制服”——她穿着平底鞋而不是高跟鞋,穿着李维斯牛仔裤而不是夜店服装。他做了自我介绍,对话顺畅地进行了下去。她叫萨曼莎,她讲的一件事是她觉得做有氧运动比喝啤酒更加舒适。他们很快开始深入讨论附近的健身房、健身应用程序,以及上午锻炼跟下午锻炼相比有哪些好处。余下整夜他都围在她身边,而她也很快喜欢上了有他陪在身边。
许多因素使他们可能发展成为长期交往的关系:他们有共同的兴趣爱好、相处得来,酒精的作用,以及太久没有性生活的渴望。但这些都不是爱情真正的关键。重要的因素在于:他们都处于一种能调控心智的化学物质的影响下,酒吧中的其他人也一样。
事实证明,你也如此。
不快乐的“快乐分子”
1957年,凯瑟琳·蒙塔古(Kathleen Montagu)在大脑中发现了多巴胺,她是伦敦附近伦韦尔医院的一个实验室的研究员。一开始,研究人员认为多巴胺只用于产生去甲肾上腺素,去甲肾上腺素是在大脑中发现的一种肾上腺素。但随后科学家观察到了奇怪的事情:虽然只有0.000 5%,即二十万分之一的脑细胞可以产生多巴胺,但这些细胞却能对行为产生巨大的影响。当参与者产生多巴胺时,他们能体验到快乐的感觉,因此他们会不遗余力地激活这些稀有的细胞。实际上在特定的情况下,激活让人“感觉良好”的多巴胺是人们无法抗拒的诱惑。一些科学家给多巴胺取名为“快乐分子”,大脑中产生多巴胺的途径被称为“奖赏回路”。
对吸毒者的实验进一步巩固了多巴胺作为快乐分子的声誉。研究人员给他们注射了可卡因和放射性的糖的混合物,这样科学家就能知道大脑中的哪个部位消耗的热量多。当可卡因起作用时,参与者被询问他们感觉如何。研究人员发现,多巴胺奖赏回路的活性越高,他们的快感就越强烈。当大脑内的可卡因被清除干净后,多巴胺的活性降低,快感随之消失。另一些研究也得到了类似的结果,由此可以证实多巴胺是快乐分子的结论。
当其他研究者试图重复这些结果时,意料之外的事情发生了。研究者认为,多巴胺通路之所以被进化出来,肯定不是为了让人对毒品产生快感,而是毒品可能模拟了刺激产生多巴胺的机制。更有可能的情况是,多巴胺的产生受到了生存需求和繁衍活动的驱动。于是他们用食物代替可卡因,期望能看到相同的效应。但他们的发现让有人都感到惊讶。这一发现开启了对多巴胺的探索历程,终摘掉了它“快乐分子”的称号。
他们发现,多巴胺跟快乐一点儿关系都没有,但它的影响力比“快乐”要大得多。理解多巴胺的作用成为解释甚至预测一系列行为的关键,这些行为覆盖了人类事业中其广泛的范围:创造艺术、文学和音乐,追求成功,发现新世界和自然界的新规律,思考上帝的存在,以及坠入爱河。
肖恩感觉自己恋爱了,他的不安全感消失殆尽,每天他都感觉自己即将迎接金色的未来。随着他与萨曼莎共处的时间越来越久,他对她的兴奋感也越来越强,每天都期待着跟她在一起。每个关于她的想法都有着无限可能性。至于性生活,他的性欲比以往任何时候都要强,但只对她一个人,他对其他女人都没什么兴趣了。更棒的是,当他向萨曼莎坦露有这些幸福时,她打断了他,说她的感觉也一样。
肖恩想和她永远在一起,所以有一天他向她求婚了。她说,她愿意。
在他们蜜月之后的几个月,事情开始发生变化。一开始他们迷恋着对方,但过了一段时间之后,那种度的渴望变得没那么强烈了。“只要在一起,一切皆有可能”的信念变得不那么确定,不那么强烈,也不再是一切的中心。他们的兴奋劲儿减弱了,并不是说不幸福,只是他们交往之初那种深深的满足感已悄然离去。具有无限可能性的感觉看起来已不切实际,对另一半频繁的思念已成过往。肖恩的目光开始朝向其他女人,虽然他并不是有意要出轨。萨曼莎有时也放纵自己眉来眼去,但不过是结账排队时与拎着一袋杂货的大学生相视一笑。
他们在一起时也很开心,但新生活初期的光彩开始褪色,感觉又回到了各自的老日子。不管爱情的魔力为何物,它正在消退。
“就像我上一段感情那样。”萨曼莎心想。
“爱过。”肖恩心想。
为什么爱情会消逝
在有些情况下,老鼠比人类更适合作为研究对象,科学家可以在老鼠身上做很多实验,不担心研究伦理委员会找上门。为了验证食物和毒品都能刺激多巴胺产生的假设,科学家将电极直接植入老鼠的大脑,这样他们就能测量单个多巴胺神经元的活性。接着他们设计了一种带有倾斜食槽的笼子,可以往里放食物丸。结果正如他们所想,从他们放下一个食物丸开始,老鼠们的多巴胺系统就启动了。成功了!像可卡因和毒品一样,自然奖赏也能刺激多巴胺的活动。
随后他们进行了原始实验者没有进行的步骤。他们仍旧每天往食槽里放入食物丸,接着监视老鼠大脑的变化,持续数天。结果完全出乎意料——老鼠仍旧像之前一样热情地把食物消灭了,显然它们在快乐地享用这些食物,但多巴胺的活动停止了。为什么持续的刺激让多巴胺熄火了呢?令人意想不到的是,一个关于猴子和电灯泡的实验揭示了其中的答案。
沃尔弗拉姆·舒尔茨(Wolfram Schultz)是多巴胺实验研究中有影响力的先驱者之一。他在瑞士弗里堡大学任神经生理学教授期间对多巴胺在学习中的作用产生了兴趣。他把微电极植入猕猴大脑中多巴胺细胞聚集的地方,然后将猴子放入一个装置,其中有两个灯泡和两个盒子。每隔一段时间,就有一个灯泡会亮起,其中一个灯亮表示右边盒子里有食物丸,另一个灯亮表明食物丸在左边的盒子里。
猴子花了一些时间才找到这个规律。一开始它们会随机打开盒子,只在一半的情况下能够找对。当它们发现一个食物丸之后,它们大脑中的多巴胺细胞被激活,就像老鼠的情况一样。过了一段时间之后,猴子找出了信号的规律,每次都能准确找到有食物的盒子——到了这个阶段,多巴胺释放的时间点就从发现食物时转到了灯亮起时。这是为什么呢?
看见灯亮是不可预期的,但一旦猴子发现亮灯意味着它们能得到食物,“惊喜”的感觉就完全来自亮灯,而不是来自食物了。由此人们提出了一个新的假说:多巴胺不是快乐的制造者,而是对意外的反应,即对可能性和预期的反应。
我们人类的多巴胺冲动也来自类似的让人期待的惊喜:收到恋人的甜蜜留言(上面会说什么?),或是一封来自多年未见的老友的电子邮件(会有什么新鲜事?),或是在老酒吧的破旧桌子边遇见迷人的新伴侣(会有怎样的浪漫?)。但当这些事情都习以为常时,新奇感就消逝了,多巴胺冲动也随之消退——更甜蜜的留言、更长的邮件或是更好的桌子也挽救不回来。
这个简单的想法为一个古老的问题提供了化学解释:为什么爱情会消逝?我们的大脑生来渴求意外之喜,也因此期盼未来,每个激动人心的梦想都在那里萌生。但当任何事情,包括爱情变得习以为常时,那种兴奋感就悄然溜走,而我们的注意力又被其他新奇的事物吸引了。
研究这个现象的科学家把这种从新奇事物中得到的快感命名为“奖赏预测误差”。我们每时每刻都在预测将要发生的事,从什么时候可以下班,到在自动取款机上看到卡里有多少余额。实际发生的事好于我们的预期,就表明我们对未来的预言存在误差:可能我们可以提前下班了,或者查看余额时发现比预期多了100元。正是这种让人快乐的误差触发多巴胺行动起来。这种快乐不是源于额外的时间或钱本身,而是预期之外的好消息带来的兴奋感。
事实上,仅仅是可能存在奖赏预测误差就足以刺激多巴胺快速行动起来。想象你正走在上班的路上,这条熟悉的街道你此前已经走过很多遍了。突然你注意到街边开了一家新面包店,你之前从没见过,想马上进去看看里面都卖什么。这就是多巴胺在发挥作用,它产生的感觉不同于享受舌尖之味、肌肤之感或悦目之景。这种快乐来自预期,来自陌生之物或更好之事的可能性。你看到这家面包店感到兴奋,但你并没有品尝过它家的甜点或咖啡,甚至没有看到店里面长什么样。
你进去点了一杯深烘焙咖啡和一个法式牛角面包。你先尝了一小口咖啡,复杂的风味在你舌尖起舞,这是你喝过的好喝的咖啡了。接着你轻咬一口牛角面包,酥脆的质感伴随着黄油香,味道就跟多年前在巴黎的咖啡馆里吃过的一样。现在你感觉怎么样?或许,由此开始新的一天会让你的生活更好一点儿。你立刻决定以后每天早上都来这儿吃早餐,品尝这个城市中美味的咖啡和酥香可口的牛角面包。你会告诉你的朋友们关于这家店的一切,哪怕他们并不想听。你还会买一个印有咖啡店名字的马克杯。甚至只要想到有这家棒极了的咖啡店,你就能精神十足地开启新的一天。这就是多巴胺的作用。
这种感觉就像是你跟这家咖啡小馆坠入了爱河。
然而,有时候在我们得到了想要的东西之后,它看起来就没有那么好了。多巴胺能的兴奋(即预期带来的兴奋)并不持久,因为终未来都会变成现在。当未知事物令人激动的神秘感变成乏味的熟悉日常时,多巴胺的工作就完成了,失望乘虚而入。咖啡和牛角面包太美味了,那家面包店成为你每日早餐的打卡之地。但几周之后,“这座城市好的咖啡和牛角面包”变成了平淡的早餐。
然而,咖啡和牛角面包都没有变,变的是你的预期。
同样的道理,萨曼莎和肖恩互相迷恋着对方,直到两人随着交往的深入而越来越熟悉。当一切成为日常以后,就没有了奖赏预期误差,也不再会有给你带来兴奋感的多巴胺了。肖恩和萨曼莎在酒吧的人潮中彼此相遇,而后坠入爱河,互相迷恋,直到想象中那无尽欢愉的未来变为现实的体验。多巴胺的工作完成了,它使未知理想化的能力也发挥完了,于是多巴胺的通路关上了门。
我们在梦想充满无限可能的世界时激情澎湃,在面对现实时这种激情又黯然消退。当爱神的轻轻敲门变成枕边人的鼾声阵阵时,仅靠多巴胺已维持不了爱情的相守。但用什么来维持呢?
一个大脑,两个世界
约翰·道格拉斯·佩蒂格鲁(John Douglas Pettigrew)是澳大利亚昆士兰大学的心理学荣休教授,他是沃加沃加的当地人,这个城市的名称听起来就充满欢乐。佩蒂格鲁在神经科学领域取得了不小的成就,他知名的成就是修正了关于会飞的灵长类动物的理论,这一理论认为蝙蝠是人类的远亲。通过这项研究,佩蒂格鲁成为确定大脑如何形成三维地图的一人。这听起来跟轰轰烈烈的爱情风马牛不相及,但它终将成为解释多巴胺和爱情的一个关键概念。
佩蒂格鲁发现,大脑将外部世界分为两个独立的区域来管理,即“近体的”和“远体的”——简单来说就是远近两个区域。近体空间包括手臂可及之处,在此范围内的事物你可以马上用手控制,这是一个真实的世界。远体空间是指你的手臂无法触及的地方,不管是3英尺(约1米)远还是300万英里(约500万千米)外,这个领域代表着可能性。
基于这套对位置的定义,你将得出一个显而易见但实用的结论:由于从一个地方移动到另一个地方需要时间,任何与远体空间的互动肯定发生在未来。或者换一种说法,距离与时间有关。举个例子,如果你想吃桃子,但离你近的桃子位于街角市场的水果摊,那你现在就没法享用它,只能在未来你购买之后才能享用它。得到一臂之外的东西需要做计划,这种计划可能是站起来开灯这样简单的事,可能是走去市场买桃子,也可能是弄清楚如何向月球发射火箭。远体空间中的事物的定义就是如此:得到它们需要努力、需要花时间,且大多数情况下需要做计划。相反,近体空间的事物是可以在当下体验的。这种体验是即时的,当我们触摸、品尝、把持、紧握某物时,我们会即刻感到幸福、悲伤、愤怒和愉悦。
我们也因此得出了一个神经化学的结论:大脑在近体空间的工作方式,与远体空间截然不同。人类心智如此设计,让大脑以这种方式区分事物是有一定道理的:它用一个体系来处理你拥有的,用另一个体系来处理你没有的。对于早期人类来说,俗语“你若非拥有,就是没有”几乎等同于“你若非拥有,就是死了”。
从进化的角度来看,你得不到的食物和你实实在在拥有的食物是完全不一样的,对于水、避难所和工具也同样如此。这个分类非常基础,于是大脑进化出了不同的信号通路和化学物质来处理近体空间和远体空间。当你向下看时,你就看向了近体空间,此时大脑被处理当下体验的化学物质支配着。但当大脑处理远体空间时,有一种化学物质的影响比其他有物质都大,即与预期和可能性相关的多巴胺。那些远处的东西,即我们没有的东西,不能被使用和消耗,你只能去渴望。多巴胺有一个非常特殊的职责:大化利用未来的资源,追求更好的事物。
生活中的每个部分都被划分成这两种方式:一种方式决定我们想要什么,另一种方式决定我们拥有什么。你想要一套房子,感受到为了买房须努力工作的欲望,这时候你就在使用控制远体空间的大脑回路;当你拥有这套房之后,享受它时你使用的则是另一组不同的大脑回路。预期涨工资能刺激未来导向的多巴胺,这种感觉与第二或第三次收到涨后工资的当下体验是不同的。找寻爱情和维持爱情使用的也是两套不同的技能。爱情须从远体经验转向近体经验——从追求到拥有,从翘首期盼到精心呵护。这些技能差别很大,这就是为什么爱情的本质在经过一段时间之后会变化,也是为什么对很多人来说,爱情在多巴胺兴奋或所谓浪漫之后会消逝。
但也有许多人实现了这个转变过程,他们是如何做到的?他们在多巴胺的引诱之下,如何以智取胜?
《多面的谷氨酸》
前言 非凡的分子
本书讲述的是一个简单分子成为有动物大脑的师建筑师和指挥官的故事。这个非凡的分子就是谷氨酸。它从大脑在子宫内发育时就控制着神经细胞网络的形成,并控制着这些网络在整个生命过程中的各种功能。此外,它还是许多神经系统疾病的中心点。
当我请非专业人士说出一种神经递质的名称时,常见的答案是多巴胺、血清素和“我不知道”。当我问医生这个问题时,常见的答案是多巴胺、血清素和γ–氨基丁酸( GABA)。很少有人提到谷氨酸,尽管事实上大脑中超过 90%的神经元使用谷氨酸作为神经递质,它们就是“谷氨酸能”神经元。整个大脑皮质、小脑、海马和大多数其他脑区的核心神经元回路完全由兴奋性谷氨酸能神经元和少量抑制性GABA能神经元组成。调配其他神经递质——例如多巴胺、血清素、去甲肾上腺素和乙酰胆碱——的神经元,只局限于大脑皮质下方大脑结构中的一个或少数几个小簇。这些神经递质只有通过改变谷氨酸能神经元的持续活动,才能对大脑功能产生影响。
典型的谷氨酸能神经元具有金字塔形的中央细胞体,其中含有细胞核和遗传物质。一条长轴突和数条较短的树突由细胞体出发径向延伸。在轴突的端和每个树突上都有一个叫作“生长锥”的运动结构。在大脑发育过程中,轴突的生长锥会遇到另一个神经元的树突,并可能与之形成突触。当谷氨酸能神经元被激活时,轴突末端的突触前末梢会释放谷氨酸。然后,谷氨酸会与突触后神经元树突上的特定谷氨酸“受体”蛋白结合。电化学编码信息就是这样在整个大脑的神经元网络中流动的。
研究表明,谷氨酸是负责学习和记忆的神经递质,与我们有的感觉、思想和行为息息相关。我们对环境中一切事物的感知—视觉、听觉、嗅觉、味觉、冷热感等—都依赖谷氨酸。对过去的记忆、对未来的计划、想象力、创造力、语言、洞察力、判断力、适当的社会行为、同理心——一切使我们成为我们的因素——都与大脑皮质中的谷氨酸能神经元网络的活动变化密不可分。谷氨酸能神经元还控制着我们的身体运动,并影响着包括心脏和肠道在内的其他身体器官。
但谷氨酸也有阴暗的一面。研究认为,调配谷氨酸的神经元异常会导致行为障碍,包括孤独症、精神分裂症、创伤后应激障碍(PTSD)和抑郁症。更夸张的是,谷氨酸可使神经元兴奋致死。这种兴奋性毒性可以在癫痫发作、脑卒中和创伤性脑损伤时迅速发生,也可能在阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化(ALS)和亨廷顿病中更隐蔽地发生。
对细菌、植物、昆虫和大鼠等生物体的研究结果表明,谷氨酸是一种在进化上十分古老的神经递质。在动物的早期进化过程中,神经元发展出了精细的树状结构,以及神经元之间分散而稳定的交流场所。这些电化学神经传递点被称为“突触”。初的神经元回路用于简单的反射反应,只涉及两个神经元:一个是对机械力或温度做出反应的感觉神经元,另一个是使肌肉收缩的运动神经元。随着进化的继续,神经系统变得越来越复杂,拥有了更多的神经元和更多的突触,终在人脑中达到峰,人脑拥有约900亿个神经元和100万亿个突触。这些突触大多数使用谷氨酸作为神经递质。
1987年,我在科罗拉多州立大学斯坦利·本·卡特实验室做博士后时,发现了谷氨酸对大脑发育过程中神经元网络形成的重要性。通过研究大鼠胚胎大脑中新生神经元的生长和连接,我发现谷氨酸控制着神经元树突的生长,而不影响轴突。从生长过程中的轴突端的生长锥释放的谷氨酸可以作用于另一个神经元的树突,从而促进突触的形成。这一发现及本书中描述的其他发现表明,谷氨酸在大脑发育过程中扮演着神经元网络主要“雕塑师”的角色。
在人的一生中,大脑神经元回路的结构会随着回路中神经元的活动而发生微妙的变化,这种变化通常被称为“神经可塑性”。当你学习新知识时,编码该段经历记忆的神经回路中的突触会变大,数量也会增加;不用的神经元连接可能会减少。谷氨酸控制发育中和成年大脑神经元网络的动态结构的机制,与钙离子(Ca2+)流入细胞膜上的谷氨酸受体通道有关。然后, Ca2+激活编码某些蛋白质的基因,进而促进活跃突触的加强和新突触的形成。在接下来讲述的几个谷氨酸的故事中,就出现了这样一种神经营养因子,它被称为“脑源性神经营养因子”(BDNF)。
大脑在 24 小时内要消耗约 400 大卡的能量,这些能量足以让有神经元保持强壮。谷氨酸在管理大脑中能量的产生、分配和利用方面发挥着重要作用。由于细胞能量代谢在神经可塑性和神经系统疾病中的重要性,本书将专门用一章的篇幅探讨谷氨酸如何控制大脑的“生物能量学”。
在描述了谷氨酸在大脑发育过程中塑造神经元网络,以及在大脑发育成熟后对这些网络做适应性修改的重要性之后,我开始深入研究谷氨酸作为“毁灭者”的黑暗面。在研究谷氨酸如何在大脑发育过程中控制神经元回路的形成时,我发现大量谷氨酸会杀死神经元—它们会被激发,因过于兴奋而死。当时,约翰· 奥尔尼和丹尼斯· 崔刚刚描述了这种兴奋性毒性过程(Olney 1989; Choi,Manulucci-Gedde, and Kriegstein 1987)。事实表明,某些天然存在的化学物质在被摄入后会使神经元兴奋致死。例如,在加拿大发生的一起事件中,多人在餐馆吃过紫贻贝后患上了遗忘症,这与阿尔茨海默病的短期记忆障碍很相似,但大多数人从未接触过此类毒素,因此问题就变成了:神经递质谷氨酸是否真的会加速神经系统疾病中神经元的退化和死亡。
实验室实验表明,对发生癫痫、脑卒中和创伤性脑损伤的动物来说,抑制谷氨酸能突触的药物可以保护神经元免于受损和死亡。同时,对人类患者和动物模型的研究结果表明,兴奋性毒性也参与了许多慢性神经退行性变性疾病中神经元的退化。当神经元维持能量水平的能力因衰老或遗传因素而下降时,它们就特别容易受到谷氨酸的损害。在阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病和ALS等疾病中,神经元被认为出现了能量不足和兴奋性毒性。
生活在现代社会的人们长期承受社会压力,运动量和睡眠时间不断减少,焦虑症和抑郁症也越来越普遍。大脑成像研究表明,焦虑症患者大脑中某些神经元回路的兴奋性会发生失衡,而抑郁症患者大脑中的相同回路也发生了改变。这也许可以解释为什么针对抑郁症的治疗方法也对焦虑症患者有益。有人认为,抗抑郁药物和电休克治疗的抗抑郁和抗焦虑作用是通过改变谷氨酸能网络的活动,以及在这些网络中的神经元之间形成新的突触来实现的。
有证据表明,孤独症是胎儿大脑发育加速、神经元回路出现异常,以及参与控制社交互动的脑区异常兴奋造成的。事实上,癫痫发作在孤独症儿童中很常见,而功能性磁共振成像( fMRI)研究显示,没有癫痫发作的孤独症儿童的神经元网络兴奋性过高。在某些情况下,孤独症是由基因突变引起的,对这种基因突变的小鼠开展的研究也显示出神经元网络的过度兴奋。
“神奇蘑菇”中的裸盖菇素和麦角酰二乙胺(LSD)等迷幻剂通过作用于前额叶皮质谷氨酸能神经元上的某些血清素受体而产生改变心智的效果。氯胺酮(“K粉”)和苯环己哌啶(PCP,“天使尘埃”)等其他致幻药物会直接抑制一种特殊的谷氨酸受体,即“N–甲基–D–天冬氨酸(NMDA)受体”。滥用阿片类药物、可卡因、酒精和尼古丁等会增加大脑伏隔核突触处的多巴胺含量,而多巴胺的增加源于其他脑区(如海马、前额叶皮质和杏仁核)的谷氨酸能神经元网络活动和连接的改变。通过这种方式,成瘾性药物会引起使用者的暴饮暴食和渴望。
本书后一章探讨了如何利用谷氨酸在神经可塑性中的作用提升大脑健康。研究表明,人们可以通过调整3种生活方式——定期锻炼、间歇性禁食和参与智力挑战——来调节整个大脑中谷氨酸能神经元回路的活动,从而提高它们的表现和复原力。然而,生活在现代社会中意味着人们往往无法通过体力消耗、食物匮乏和智力挑战等方式来利用神经元网络在进化过程中强大的适应性反应。这或许可以解释为什么肥胖症患者罹患认知障碍和阿尔茨海默病的风险会更高。
事实上,这本书是由在我大脑神经元回路中发挥作用的谷氨酸写成的。谷氨酸在产生想法和由想法所编码的文字方面发挥了重要作用,然后由我将这些文字传输到电脑键盘上。与大脑发育过程中亿万年的进化和神经元网络的构建相比,实际写书的过程显得微不足道,令人心怀谦卑。
这本书旨在提供一个广阔的视角,探讨谷氨酸在大脑发育、神经可塑性、生物能量学和神经系统疾病中的作用,以及谷氨酸如何参与大脑对生活方式(保持或破坏了身体和大脑健康)的反应。神经科学、神经病学、精神病学和心理学领域的读者可以直接深入研究下文中的信息,我也希望本书所讲述的故事能够吸引那些对细胞生物学有一定了解并对大脑感兴趣的非专业人士。祝各位旅途愉快!
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