大脑的奥秘：神经科学导论答案

【判断题】某些癫痫病人由于外科手术而成为裂脑人

他们的大脑可以相互独立工作

【判断题】人类的一些高级认知过程都和心脏有关

【判断题】所有具备生命特征的动物都有大脑。

【单选题】现代科学技术可以用

【判断题】别人没有任何方法破解深藏于内心的秘密

【判斷题】不同的人脑功能上的显著差别来源于其不同的

【判断题】大脑的每个半球都包括大脑皮层。

【判断题】大脑皮层是高级神经活动的粅质基础

原标题：何以解忧炸鸡啤酒：獎励机制如何缓解我们的压力 | 神经现实 Mind + 演讲

大家好，今天的演讲涉及两个层面

第一，我想和大家探讨一个和我们的生活息息相关的生物學问题；

第二我想让大家了解，科学是如何做出来的让大家走近科学，减少对科学的陌生感

在社会中，我们经常要面对新的环境唎如从大学毕业，走上工作岗位这是身份的转换、生活环境的转换。

在转换的过程中身体会有一些变化，要针对转换做出调节这种調节就叫应激。

农耕时代人类原本过着“日出而作，日落而息”的生活包括在更古老的“采摘的时代”，人类都不需要考虑更长远的倳情

到了现在，大家都变成了社会动物

每天要工作，上班堵车公司要签到，偶尔生病……这些都是现代人要应对的问题可以说，峩们生活在非常苦闷的年代

那么，如何游刃有余地、幸福地生活如何应对压力，如何调节自己的情绪

另外，大家可能也发现了越來越多的人患上了精神疾病，较重的精神疾病患者可能会自杀这和现代人的生活方式也有关系。

如果能了解相关知识是不是可以避免這种情况的发生呢？

请大家看这张非洲大草原的照片这是一张非常和谐的图片，有黄黄的草原有树，远处有乞力马扎罗山还有一个斑马大家庭，小斑马依偎着斑马妈妈这是非常美好、和谐的场景，生活就应该是这样的

斑马的大家庭旁住着一家邻居——狮子。

狮子镓庭中狮子爸爸有几位妻子，还有很多可爱的小狮子

这也是一个和谐、美好的家庭，相亲相爱

但是，如果两个家庭碰在一块了呢

偠是大家看过《动物世界》，就会熟悉接下来的剧情：

狮子主动进攻继而演变成追猎与逃跑——狮子妈妈要努力抓住斑马，把肉带回家；

但斑马又不想被狮子吃掉所以要努力地逃跑。

斑马从刚才那种生活在阳光下悠闲地吃着青草的状态，到这种拼命奔跑要逃脱狮口的狀态它的身体就从一种状态变成另一种暂时的应激状态。 

这时狮子的身体状态也是相同的。

如果它付出这么多努力斑马却逃脱了，咜白跑一场没有抓到斑马，回家会有问题

所以狮子也必须从悠闲的状态进入追猎的状态，它要调动它的潜能努力地跑跑得尽可能快，要抓住这匹斑马

在这个过程中，两种动物都已经把自己的体能、潜力推进到了生理的极限一线之差就有可能抓不到，或者一线之差僦要被吃掉这是一场生死的较量。

这种较量经常上演对动物个体的生存及其种群的延续是非常重要的。

所以生物体演化出了应对这種局势的一种状态，这种状态就叫应激

它在英语中对应的词是Stress，这原本是个物理学词汇一根弹簧拉伸后处于紧张的状态，就是Stress

生物學界则认为，Stess是一个系统——比如斑马或狮子——在外界的作用下（对于斑马来说狮子要追它；狮子看到斑马，就要去追这种食物这嘟是外界的作用），竭尽全力调动自身的能量来应对当前的紧急状况。

对于人类来说也是一样的

一位彪形大汉向你走来，气呼呼地握著拳头你会怎么做？你肯定很紧张很害怕会集中能量撒腿就跑。

很久以前我们就已经有了Stress的科学定义，第一个使用Stress这个词的是学者Selye这位学者建立了整个“Stress”系统和知识体系。

他对Stress的定义到现在还被我们使用

这个定义是：身体为了某种特殊的需求而做出反应，去应對这种需求

举个最简单的例子，发烧是对感染最好的应对

如果你还没有发烧就将它按下去，可能对你的疾病治疗并没有什么好处

我們要讨论的压力也是一种应对，压力是身体的一种感受有些压力来源于精神状况，有些压力来源于物质；

有些来自外界有些来自内部；

还有的来源于并非实实在在发生的东西——当你想象 “压力”的时候，也会感到压力这是大脑中非常奇妙的一件事。

应激和身体机能間有一种表现关系随着应激状态提高，身体的机能会有相当的提高

但是“物极必反”，身体的潜能并不是无限的

例如，当你过度紧張的时候发挥并不会比正常的情况好；

适度的紧张则能提高人的潜能，可以让你超常发挥

而如果长时间处于应激状态，对身体是有害嘚

因为身体要做出适当的改变来应对紧急的状况。

长期的应激几乎会影响到身体的每一类器官从大脑、神经系统到肌肉系统，再到免疫系统

关于长期应激对免疫系统的影响，在日常生活中就有一个非常好的例子——中医所谓的“上火”而上火最典型的表现就是烂嘴角：工作很努力，生活很紧张睡眠不好，于是烂嘴角

其实，烂嘴角不是因为上火是因为大多数亚洲人都感染了一种病毒，叫疱疹病蝳这种病毒平时潜伏在神经细胞里面，它时不时会出来只不过，免疫系统非常强大它出来以后，免疫系统就会将它消灭掉

但如果這段时间，我们的身体素质不太好免疫力下降，无法拦截疱疹病毒它出来之后的表达就是烂嘴角。

在长期应激对身体的影响中普通囚最关注的两个问题，其一就是掉头发

大家经常说：“读博士会掉头发。”

每天那么地努力发际线变得越来越高。

另外长时间的应噭也给社会造成一个大问题，就是抑郁

我们发现患抑郁症的人越来越多，状态就像梵高这幅《充满悲伤的老人》（我的合作伙伴特别喜歡用这幅画来说明抑郁的状态但是我总觉得这位老人只是伤心，并没有抑郁）

日常生活中，我们通过各种途径听说或接触的抑郁症患鍺非常多比如“哥哥”张国荣就是个著名的例子。

精神类疾病已经成为这个社会中非常严重的问题因为一个人患抑郁症了，会对其家庭带来非常多的灾难例如有时需要一名家庭成员看护患者，如果看护不好患者可能就会有自杀倾向。

精神疾病的自杀率是非常高的並且它不再是个人的问题，它会成为患者整个家庭的问题会给一些家庭带来毁灭性的打击——不但患者自己处于抑郁状态，其家庭成员吔要绷紧神经看守患者否则就有可能失去亲人。

我所在的实验室目前正在用一些新的科研、工程学的技术来回答应激和奖赏的相关问题例如大脑是如何应激的。

这其中涉及两个重要的问题：

第一应激系统是如何被调动起来的？

第二我们不能长时间处于应激状态，要囙到正常的状态因此我们想了解这两个状态——应激的状态和正常的状态——是如何切换的。

如果我们找到这个切换的“开关”我们僦能做到让普通人在不应该应激的时候，回到正常的状态

而且，我们可能也会有能力做一些处理将应激控制在可控的范围内，这对健康是非常有利的

在生理上，整个应激系统包括非常多的部分主要部分是边缘系统，就是下丘脑的一些核团

对于这个课题，以前的科研并没有研究的技术和能力不能做相关的观察。

而光遗传学技术的发现可以让现在的我们用光来操控任何一个神经元，能够真正去研究这个课题

这是我们实验室做的光遗传学相关的实验。

我们把小鼠放进一个空旷的盒子里时小鼠会躲到角落里，它会非常害怕

此时，我们使用另一个设备——图上的光纤它会有一个闪光。

我们通过这根光纤激活了小鼠大脑中的某一类神经元

这类神经元让小鼠非常鈈舒服，它努力地想从盒子里逃出来因为它可能认为是这个小盒子给它带来了这种巨大的不舒服，而正常情况下它通常不会出现这种荇为。 

我们还用到了在体记录技术通过小鼠的活动，记录它大脑的行为

（查看实验视频，请点击链接跳转原文观看）

视频中展示的是峩们在实验室做的另一个实验小鼠来到喝水的区域喝完水，得到奖赏以后要跑到另一个区域里等待，等的时间越长它再跑回去的时候，喝到的水就会越多

同时，我们对它的某一类神经元作出记录分析这类神经元的活动和这个行为的关系。

小鼠其实是非常焦急的咜等着回去喝水，因为它非常渴

但是它知道等的时间越长，喝到的水越多

我们用这个方法，探求了人们为什么能存钱买房

我们大致知道什么叫应激，用现在的科研方法也可以探究应激。

大脑我们的大脑是处理应激的中心，所有的应激反应都起源于大脑从大脑开始。

大脑通过一系列的反应改变机体的生理状态。

尤其应该被探究的是我们人类

人太复杂，人类有高度发达的大脑皮层

我们可以上忝，可以入地在地球上的任何区域都能找到人。

人的适应能力是非常强的

通过很多年的研究，我们发现大脑接收外面的信号（触觉、聽觉、视觉和味觉）这些信号就会告诉我们周围情况的变化。

我们前面说到“狮子躲进草丛捕猎斑马”的情境中斑马嗅到狮子的味道，就知道有危险了它就要把身体状态调整到应激的状态，要赶紧逃命

大脑通过这一系列的反应来分析周围的环境，它会把这些信号告訴室旁核（PVN）

室旁核里有一类神经元，这类神经元可以释放一种促进肾上腺激素释放的激素

于是，肾上腺激素升高血压提高，心跳加快呼吸频率增加，个体就可以跑得更快

通过这个环路，大脑让身体从正常状态调节到应激状态

紧张的时候，我们也是心跳加快腎上腺激素升高。 

接下来我们从CRH神经元上分析

CRH是短肽，不是小分子它能通过HPA轴起作用。

CRH神经元作用的范围非常广例如海马体。

海马體是一个大的核团是负责管理记忆的；

下丘脑则负责我们的情感。

通过对小鼠进行压力测试我们发现小鼠的应激状态激活时，室旁核裏的CRH神经元活动水平会被大大地提高

我们当时应用了即早基因的技术，即早基因是神经元特异性的表达

神经元平时处静息的状态——僦是“葛优瘫”的状态，这个时候即早基因不会被表达

一旦神经元开始发挥作用，比如当人开始跑步了，控制跑步的神经元就会大量發放动作电位神经元的活动就能促使这个基因表达。

我们探索了基因发现当小鼠处在应激状态的时候，神经元会表达即早基因说明茬这个状态下，即早基因被激活了

当然，这是前人已经做过的探究我们只是重复了一下，后来我们有了进一步的发现

我们的大脑中囿非常多的CRH神经元，而且它分布得很广在大脑中到处都是。

我们把小鼠置于紧张、恐惧等状态下让它发生应激，是不是它的大脑中所囿的CRH神经元都会被激活

我们发现，只有PVN的CRH神经元在个体处于应激状态的时候会被激活

于是，我们开始探索是不是CRH神经元的激活状态反映了小鼠的应激状态？

我们发现这一对应关系应该可以如此确定。

只要应用新的记录技术当小鼠处于应激状态的时候，我们是可以探究这些神经元到底如何反应的

这就是我们要做的事情，于是我们应用了一种光记录技术，并且用到了前几年发明的一种新的人造分孓叫GCaM，它可以表征神经元的活动水平

我们在小鼠的大脑里插一根光纤，打一束激光通过光纤，我们就可以“阅读”小鼠的大脑中神經元的活动

这个技术叫光纤记录，其实也是我们的学生最喜欢用的一种技术

为什么呢？因为最简单

我们对小鼠做出记录，在不同条件下把小鼠放在一个笼子里，时不时地给他电击——它不知道什么时候会被电击——每当被电击的时候它的CRH神经元活动水平就会提高。

另一个怎么刺激神经元就是吹风机

女孩子喜欢使用吹风机，但是小鼠不喜欢这与它的生活习性有关系。

小鼠出洞的时候是有危险的而洞口很可能会有风，所以向小鼠吹风的时候它会非常地恐惧。

每当用吹风机向小鼠吹风的时候它的大脑中CRH神经元的活动水平就会提高。

还有一种怎么刺激神经元就是把小鼠吊起来发现这时它的CRH神经元也会发生变化——当然，只吊了几秒

这些反应都是短暂的，因為电击也好吹风也好，它们都是短暂的怎么刺激神经元

我们还给了小鼠几种长期的压力怎么刺激神经元：

把小鼠放进袋子里关半小时，发现CRH神经元的活跃度一直在持续升高一直处于发放的状态；小鼠比较怕冷，我们把它放在制冷的板子上CRH神经元也会处于持续的发放狀态。

通过这些实验我们发现，让小鼠处于应激状态时CRH神经元就会被激活，而且激活模式有很多

但是，我们在一个偶然的机会下发現一种现象

小鼠要被电击前，我们会对它好一点给它喝糖水让它放松——小鼠特别喜欢喝糖水。

喝完糖水我们把小鼠放进电击盒子裏以后，它变得非常恐惧它知道自己要被电击了，于是它的CRH神经元开始活动

我们在一旁事先准备了一些糖水，小鼠就会偷偷地过去喝┅些这时，它的CRH神经元活跃度马上就会降下来

这是一个非常有趣的结果。为什么喝了糖水之后小鼠就不恐惧、焦虑、抑郁、紧张了？

上图是一张小鼠CRH神经元活动水平的统计表绿箭头标注的点，就是小鼠在恐惧的情况下偷偷喝糖水的那个时间节点你会发现，小鼠喝叻糖水它的CRH神经元活跃度就降下来了。

通过这个统计我们发现，小鼠处于应激的状态时给它糖水，其PVN的CRH活跃度会被大大地降低小鼠变得不那么紧张。

我们开始思考是不是在应激时，给小鼠很好的奖赏很好的待遇，就会压制它的这些CRH神经元的发放也就缓解了它緊张的情绪，使它从这个Stress的状态脱出来——或者说“拮抗”？

接下来是一个比较“八卦”的实验

给母鼠送去一只刚出生不久的幼鼠，伱会发现母鼠非常喜欢这只幼鼠

即使母鼠处于非常焦虑的状态，这只幼鼠也能让母鼠安静下来进入一种非常放松的状态，其PVN中的CRH神经え活跃度就会降低

但是如果对公鼠做同样的事情，我们发现不仅没有产生同样的效果，当公鼠接近幼鼠的时候其CRH神经元的活动水平會剧烈地升高。

如前所述我们可以得出一个比较完善的结论，当机体处于应激状态时其PVN中CRH神经元会被激活，激活的状态也代表我们焦慮的状态

焦虑毕竟是暂时的，为什么长时间的应激能引起身体永远的变化

我们用了一种经典的实验方法，非常详细地记录神经元的动莋电位发放

发放动作电位是神经元传导信息的基本方法。

例如运动神经元支配肌肉，当需要肌肉收缩的时候运动神经元就会发放一個非常短暂的脉冲、一个电信号，它的持续时间只有两个毫秒它传递并导致神经元突触释放乙酰胆碱，肌肉就收缩了

如果肌肉想强有仂地收缩，靠的不是神经信号变宽而是发放更多更密集的神经信号。

所以神经系统的编码是调频的，不是调幅的调幅没有意义。

而苴神经细胞有非常多的发放模式有的神经元，它的发放就是一下一下地非常有规律。

但是有的细胞是另一种发放模式是非常急促地、簇状地，发放一些歇一会儿，发放一些再歇一会儿，每一蔟是非常密集的从生理学上来讲，对神经递质的释放是有非常大地促进嘚

我们实验发现，当CRH神经元长时间处于激活状态它的发放就会从一种模式被改变成另一种模式。

改变后的这种模式对我们是有害的洇为这种模式可以促使CRH神经元大量发放，从而调动身体的应激机能

只要这种模式出现，身体就会处于应激的状态而且长时间的应激，對神经元发放模式的改变也是永久的

所以，应激和焦虑后人们会在很长时间内感到非常不舒服。

我们做了非常多的实验和统计发现鈈同的神经元有不同的状态。

其中有一个实验向在不同状态下的同一只小鼠提供糖水。

当我们发现它的CRH神经元大量处于活跃状态我们僦给它糖水喝，于是它的大脑中只有少量的CRH神经元处于活跃状态了。

我们还发现糖水可能会直接作用于这一类神经元。

如前所述不哃状态的神经元有不同的动作电位发放频率。

一种状态下神经元会非常急促地发放，另一种状态则非常舒缓

每个动作电位发放的时间樾短，说明神经元发放得越急促我们统计了应激后的一群小鼠，并记录神经元的状态发现它的活动水平大大地提高；

电击的同时加糖沝，“大棒”和“胡萝卜”同时给就会发现“胡萝卜”能大大地减弱“大棒”造成的应激。

上述所有事情都发生在细胞水平，我们只昰从各个方面记录了细胞的行为小鼠是不是真焦虑了？

我们只能从行为上去判断

于是，我们做了这一系列研究中最重要的实验

我们使用了一种新的技术，叫化学遗传它可以人为地激活CRH神经元。

我们已经证明了小鼠进入应激状态时CRH神经元会被激活。那么反过来CRH神經元被激活了，小鼠会不会出现应激状态呢

使用化学遗传的方法，我们得以从反方向再来证明应激和CRH神经元激活的关系

在CRH神经元被激活的状态下，我们统计了小鼠焦虑和应激的状态为了便于统计，我们使用了一个指标——捋胡子

当小鼠处于应激状态的时候，它会捋胡子

其实，人类紧张的时候也一样抓耳挠腮、拽头发。

激活小鼠的CRH神经元后我们发现，小鼠长时间处于抓耳挠腮、捋胡子的状态這就是进入应激状态的表现。

我们激活了小鼠的这些CRH神经元后又给它提供了“高档的待遇”，让它喝上糖水

这时，我们发现小鼠抓聑挠腮的次数大大地降低了。

当然在这个实验中，小鼠是意识到有糖水后主动地去喝的。

如果我们偷偷地提供糖水会不会也产生效果？

也就是说我们要让小鼠在不知情的情况下喝糖水。

我们做的另一个实验就是偷偷地在小鼠的嘴巴里插一根管子，时不时地给它一點儿糖水

小鼠不知道自己喝了糖水，但是它能尝到糖水的味道

我们发现，即便如此糖水对小鼠来说也是非常有效的，时不时地偷偷給小鼠一点儿糖水也能大大降低其CHR神经元被激活造成的焦虑。

这一结果说明味觉是天然的，是抑制焦虑的自然奖赏的来源并不需要主动地去摄取。

如果是主动摄取过程中是包含努力的，因此可能是摄取的动作抑制了CHR神经元。

通过这个实验我们完全证明了这一点：不是摄取糖水的动作，而是摄取糖水本身抑制了小鼠的焦虑和压力

只有肾上腺素释放出来，才表征身体处于应激状态

肾上腺激素释放得越多，焦虑得越厉害

站在你面前的、气呼呼握着拳头的黑大个越高大，你释放的肾上腺激素越多随后你才能逃得越快。我们又重複了上面的实验但在做实验的过程中，我们测量的不是细胞的活性也不是小鼠的行为，而是测量小鼠血液里的肾上腺激素水平

我们發现，给小鼠压力怎么刺激神经元的时候它的肾上腺激素就上升了。

同样的条件下我们再给它糖水，肾上腺激素又恢复到了正常水平

这是整个实验的总结，我们最大的发现是：

PVN中的CRH神经元既接收压力迫使你的身体到达应激的状态，以应对紧急的情况也接收奖励，這种奖励可以把你从应激状态里拖出来

这样，就能让整个应激环路变成有序的“进去、出来、进去、出来……”的机制

于是，我们找箌了如何把普通人的精神状态从应激状态里拖出来的方法

当我们的这篇文章发表时，《自然》杂志给出一个评论：

好的事情和坏的事情摻和在一块儿（Taking the good with the bad）平衡以后就变成好的了。

在日常生活中我们该如何管理压力？

适度的压力可以让我们考试考一百分但压力不能太夶，否则会影响健康

最好的策略，就是适当给予自己奖励

“奖励”对每个人来说都是不一样的，有的人喜欢买个宝马旅游有的人喜歡休闲，有人喜欢买买买

我觉得，炸鸡和可乐也是很好的奖励而且还物美价廉。

最后想谈的是上图表现的问题，也是我个人认为在峩们这个社会里应该让人深思的一个问题。

现在孩子们长时间地被催促着学习培训奥数、钢琴、马术等等。孩子们感觉不到快乐因為他们的大部分时间都用在学习上，压力很大没法获取自己喜欢的奖励行为，而家长喜欢的“奥数考100分”并不是孩子们真正喜欢的

这種状况下，孩子们会不会出问题

从科学的角度，我认为我们应该对这种整个社会普遍存在的行为进行深思。

作者简介：孙文智北京腦科学与类脑研究中心研究员。中国海洋大学海洋生物学学士中国科学神经科学研究所博士，美国加州大学贝克莱分校博士后曾任职於美国杰克逊实验室，霍华德休斯医学研究所詹宁斯研究园和上海科技大学实验室利用先进的工程技术解析情感相关的神经环路，深入研究以下重要的神经科学问题：应激与奖赏神经环路机制、神经药理的环路解析、神经与精神疾病治疗的新策略微信公众号：神经现实（ID：neureality）。