科学摧毁大脑的几种手法
2020/4/22 8:58:26 生物流BioStream
听起来很奇怪，人类为了理解正常大脑、治愈大脑疾病，却一直在尝试各种方法损毁大脑。
当然，损毁大脑的本意并不是损毁大脑。恰恰相反，损毁一个脑区是研究一个脑区的必经之路。
在这条迂回曲折、波澜起伏的“毁脑”道路上，人类取得过辉煌耀眼的成就，也犯下过荒谬可笑的错误。今天，我们一起来尝尝毁脑的酸甜苦辣。
“搅屎棍”法
这是一种获得过诺贝尔奖的脑损毁法。
1949年，葡萄牙的神经学家安东尼奥·埃加斯·莫尼斯(António Egas Moniz)获得诺贝尔生理医学奖，这归功于他发明的前脑叶白质切除术。前脑叶白质切除术是一种治疗精神错乱的“毁脑”手术。手术很简单，同时也很粗暴。
医生只需将一根刚锥从眼眶处插入颅内，抵达前脑叶白质的位置后，随意搅拌即可。
如果你没觉得手术有多粗暴，可以来感受下面两张图：
最初的几十例手术很幸运，病人的精神错乱症状得到缓解，并且没有严重的后遗症。这也是前脑叶白质切除术能得诺贝尔奖的原因。
但随着接受手术的病人急剧增多(据统计，截至1951年，美国一共有20000个精神病人接受了前脑叶白质切除术)，再加上没有严格的标准的手术控制，各种医疗事故接踵而来。有些病人的大脑受到损害，导致了严重残疾，有些病人治疗后自杀，有些甚至直接死在了手术台上。
前脑叶白质切除术很快被历史扔到了垃圾堆。
吸星大法
这种手术是经常在动物实验上使用的大脑损伤法。
实验人员将一根尖头玻璃管插入目标脑区，玻璃管另一端连着真空泵。打开真空泵，“嗖”的一声，目标脑组织就被吸走了。
被吸走的鼻皮质(rhinal cortex)。左：手术前。右：手术后
这种方法通常用于损毁表面大脑组织。
电击法
如果要损毁深层脑区，吸星大法就不太好使了，很容易破坏目标脑区四周的脑组织。
电击法是破坏深层脑区的一种选择。
首先需要一根金属电极，电极除了尖端外通身绝缘。然后将电极插入大脑，电极尖端位于目标脑区。最后接通高频交流电，加热目标脑区，损毁完毕。
交流电损毁脑区
寒冰掌
当温度降低时，神经元放电会受到抑制。
通常，科学家将一个不锈钢管贴近目标脑区，不锈钢管内流通着低温液体，比如3摄氏度的甲醇。低温管附近的脑区会被降温，失活。如果撤掉低温管，脑区的活性会在几分钟内迅速恢复。
低温冷冻法可逆，可多次重复实验。
降低目标皮层温度，失活脑区
五毒散鹅膏蕈氨酸(Ibotenic acid)
鹅膏蕈氨酸(Ibotenic acid)是一种剧烈的神经毒素，可从一种叫鹅膏菌(Amanita muscaria)的毒蘑菇中提取。
鹅膏菌(Amanita muscaria)
鹅膏蕈氨酸的结构类似于兴奋性神经递质谷氨酸，鹅膏蕈氨酸可以不加选择的强烈兴奋含有谷氨酸受体的神经元，最终导致神经元兴奋致死，永久性致死。鹅膏蕈氨酸也因此称为兴奋性毒素。
鹅膏蕈氨酸结构类似于谷氨酸
谷氨酸受体广泛存在于神经元胞体和树突上的突触后膜，但并不在神经纤维(轴突)上表达。因此，鹅膏蕈氨酸可以杀死注射位置的神经元，但对路过的神经纤维素秋毫不犯。这是鹅膏蕈氨酸的优点。
毒蝇蕈醇(muscimol)
毒蝇蕈醇也可从鹅膏菌(Amanita muscaria)中提取，但它是抑制型受体—GABAa受体的激活剂。GABA是大脑内最主要的抑制性神经递质，跟GABAa受体结合，会抑制神经元产生动作电位。
毒蝇蕈醇
具体的，GABAa受体是离子型受体，本身也是氯离子通道。GABA与之结合会打开氯离子通道，氯离子的反转电位接近静息电位，会让膜内外电位维持在静息状态。如果膜电位受刺激去极化，氯离子会内流，使膜电位超极化，进而使膜电位返回静息值。如果膜电位超极化，则氯离子外流，使膜去极化，再次将膜电位拉回静息水平。
毒蝇蕈醇(muscimol)跟GABAA受体结合打开氯离子通道，抑制神经元放电
同理，作为GABAa受体的激动剂，毒蝇蕈醇跟GABAa受体结合后，也会抑制表达GABAa受体的神经元，从而达到瘫痪一个脑区的目的。
和鹅膏蕈氨酸的永久性伤害不同，毒蝇蕈醇只会暂时抑制神经元，并不会杀死神经元，药效大约只持续几个小时。之后，神经元恢复正常状态。
结语
随着基因技术的兴起，在小鼠的中枢神经系统，人类实现了更加精细的、可逆的“毁脑”方法。比如，光遗传学、化学遗传学等。但相比于啮齿类的大脑，人脑和猴脑硕大无比，新型的手段应用起来有些吃力。
比如，光遗传在灵长类大脑的应用。科学家必须能找到一种光技术，能通体照亮一大片或一大块脑组织，同时尽可能减少对大脑的损伤。目前，对神经科学家来说仍是一个挑战。
因此，除了前脑叶白质切除术，上述简单粗暴的大脑损毁法目前仍然在科学界广泛使用。
源网页 http://weixin.100md.com
返回 生物流BioStream 返回首页 返回百拇医药