大脑中的持续情绪：人类与小鼠如何从短暂刺激中产生持久情感

尽管神经科学家和精神科医生已竭尽全力，但对情绪背后的大脑活动机制、情绪如何驱动行为以及导致疾病的原因仍知之甚少。

斯坦福医学院研究团队在5月29日《科学》期刊发表的研究中，首次绘制出由轻度不适感触发的全脑神经元情绪响应图谱。这种大脑活动特征在小鼠和人类中高度一致——推而广之，所有哺乳动物都可能共享这一机制。（或许您的宠物早已向您解释过这点）

该发现有望揭示众多神经精神疾病的驱动因素，这些疾病最显著的特征正是异常情绪表现。

"情绪状态是精神病学的核心，"生物工程与精神病学教授Karl Deisseroth博士表示。他与精神病学教授Carolyn Rodriguez博士、神经外科助理教授Vivek Buch博士以及生物工程与神经外科助理教授Paul Nuyujukian博士共同领导了这项跨学科研究。博士后学者Isaac Kauvar博士、Ethan Richman博士和MD/PhD学生Tony Liu为共同第一作者。

该研究隶属于斯坦福人类神经环路计划（HNC），这项由Deisseroth创立的跨学科项目致力于解析健康与疾病状态下的人脑运作原理。HNC计划在住院医疗环境中整合前沿技术，实现对人类行为与脑活动的超精确同步测量与调控。

虽然本研究聚焦负面感官体验的响应机制，但Deisseroth推测团队发现的全脑活动模式可能同样适用于积极体验（其团队正在开展相关研究）。

进化视角下的脑功能整合

"哺乳动物在进化过程中为大脑扩容付出了巨大代价，"Deisseroth教授指出。小鼠大脑拥有近1亿神经元，而人脑神经元数量高达900亿——这意味着更丰富的精神活动，但也面临信息整合的严峻挑战。

"精准决策需要同步整合感官数据、目标定位、空间感知和生理需求等多重信息流，"他解释道，"情绪可能是大脑整合海量信息以指导行为模式的特殊状态，这需要不同脑区保持持续通讯。"

Richman博士补充："这种通讯的时间尺度调节至关重要，就像钢琴延音踏板控制音符持续时间。全脑通讯模式稳定性的异常——无论是过短或过长——都可能导致情绪功能障碍相关的神经精神疾病。"

跨物种研究策略

研究团队采用进化生物学策略：通过比较7000万年前分道扬镳的小鼠与人类在相同情绪刺激下的全脑活动模式，寻找保守的神经机制特征。这些模式需满足：跨物种可重复、测量方法统一、与高速行为同步、能被相同干预阻断。

"这种方法让我们聚焦于跨物种共享的核心机制，"Kauvar博士表示。Deisseroth指出，能经受漫长进化考验的脑活动模式，必然对生存繁衍具有关键价值。

眨眼实验揭示情绪机制

研究采用眼科常用的空气喷射装置作为标准化刺激。虽然不造成疼痛，但随机喷向眼睛的气流会引发轻微不适感。参与者描述这种体验为"恼人"、"不舒服"——连续快速喷射会累积负面情绪。

研究人员在癫痫患者进行临床脑深部电极监测期间，同步记录其对眼喷刺激的全脑响应。受试者首先出现反射性眨眼（200毫秒内），随后产生持续700毫秒的情绪性眯眼行为。

脑活动记录显示独特的双相模式：初始200毫秒是全脑范围的瞬时警报信号，随后出现局限于情绪环路的持续活动。这种模式为跨脑区通讯提供了时间窗口，可能正是情绪形成的关键。

小鼠实验重现了完全相同的双相脑活动模式。连续八次眼喷会使小鼠进入持续消极状态，表现为奖赏寻求行为减少——这正是情绪的经典特征。

氯胺酮的调控效应

使用FDA批准的抗抑郁药物氯胺酮进行验证时，发现其能特异性消除眼喷引发的负面情绪（患者描述气流感觉像"眼睑上的轻语"），同时保留反射性眨眼但抑制保护性眯眼。小鼠表现出完全相同的选择性行为改变。

关键的是，氯胺酮仅加速第二相脑活动的衰减（相当于松开钢琴延音踏板），对初始警报信号毫无影响。即使没有眼喷刺激，氯胺酮也缩短了脑活动的固有时间尺度，并降低全脑同步性。

"这证明第二相活动的持续性直接关联情绪状态，"Kauvar博士总结道。Deisseroth补充："解离药物可能使脑整合信息的时间窗口过于短暂，导致无法形成正常情绪状态。"

精神疾病的时间密码

研究人员提出：脑活动时间特性的异常可能构成精神疾病的分类基础。氯胺酮样过快的活动衰减可能导致精神分裂症的"行为失控"感；而过慢的衰减则可能引发创伤后应激障碍的侵入性记忆或强迫症的持久念头。

该机制还可能解释自闭症谱系障碍的信息处理困难——过度稳定的脑状态可能难以跟上快速变化的社会信息流。"这些令人着迷的可能性正是我们当前探索的方向，"Deisseroth表示，"全脑扫描技术结合百万年进化视角，总能带来惊人发现。"

斯坦福大学技术许可办公室已就该研究提交专利申请。研究获得美国国立卫生研究院（P50DA042012、R01MH105461等编号）、AE基金会及匿名捐赠者的资助。