【原】現(xiàn)代視覺與多巴胺的關(guān)聯(lián)

dushimingb9wbb 2021-03-23

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現(xiàn)代視覺與多巴胺的關(guān)聯(lián)

The link between modern vision and dopamine

-----多巴胺的奧秘

都世民

摘要：本文主要討論多巴胺的奧秘，先從四個名詞概念出發(fā)，進而討論與多巴胺關(guān)聯(lián)三個的問題：近視與多巴胺；帕金森與多巴胺；記憶與多巴胺的關(guān)聯(lián)問題。再將這三個問題關(guān)聯(lián)起來，由此可以看岀這三個關(guān)聯(lián)問題的研究結(jié)論所呈現(xiàn)的相關(guān)鏈接。最后，對有關(guān)問題的思考并提出一些看法進行討論。

關(guān)鍵詞：多巴胺，記憶，近視，腦疾病，腦電波。

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一．引言

2021-02-04，《科技日報》刊文：“記憶是消失還是藏起來了？最新研究解碼大腦的遺忘機制”。文中指出，過去人們一直認為“遺忘”就是記憶的消失，“防止遺忘”就是增強記憶的最好方法。如今美國佛羅里達州斯克里普斯研究所的三位神經(jīng)專家“揭開”了這一獨特機制的面紗。

研究人員認為：多巴胺在大腦釋放“快分樂子”，這“快樂分子”是驅(qū)動遺忘的，它是一種常見的神經(jīng)調(diào)質(zhì)，能在大腦的不同區(qū)域傳遞復雜多樣的全局信息。研究人員在一系列實驗中，不僅確認了多巴胺對內(nèi)源性遺忘的重要作用，還找到促進遺忘的多巴胺神經(jīng)元，以及確認執(zhí)行遺忘功能的多巴胺受體。這些結(jié)果不是對人體的研究，都是從黑腹果蠅研究中獲得。這篇文章提出了與多巴胺有關(guān)的四個名詞：多巴胺、多巴胺神經(jīng)元、多巴胺受體、多巴胺通路。

2021-03-02，澎湃新聞刊文：“中國科學家深度解析多巴胺并為神經(jīng)疾病藥物研發(fā)提供新思路”，文中闡述了多巴胺信號傳導的分子機制，多巴胺受體的配體識別、激活機理以及信號傳導選擇。文中主要從分子層面，對多巴胺受體進行研究，而對其他方面的討論少，例如多巴胺神經(jīng)元、多巴胺通道本身的問題，多巴胺引起疾病機理以及外界環(huán)境的影響，這些問題之間的關(guān)系，研究甚少。

這使我聯(lián)想起過去涉及到的與多巴胺有關(guān)的問題，一是帕金森疾病與多巴胺有關(guān)；二是近視眼的成因與多巴胺有關(guān)；三是記憶與多巴胺有關(guān)。也就是說，多巴胺與這三個問題都有關(guān)聯(lián)，那么這三個問題本身有沒有關(guān)聯(lián)呢？確切的說這三個問題是三個學科，沒有直接的關(guān)聯(lián)，然而多巴胺這一因素，把這三個問題關(guān)聯(lián)起來，筆者思考有探討的必要。

二．四個名詞

多巴胺、多巴胺神經(jīng)元、多巴胺受體、多巴胺通路這四個名詞，都與多巴胺有關(guān)。這四個名詞構(gòu)成一個整體，包含多巴胺的四個研究分支。另外它們之間的關(guān)聯(lián)也應成為研究方向。而研究目的歸于人體疾病。而多巴胺的一切變化應該與外界因素有關(guān)，不能忽略這個方面，還涉及宏觀與微觀之間的關(guān)系。

1）什么是多巴胺能神經(jīng)元？

多巴胺能神經(jīng)元是產(chǎn)生多巴胺，多巴胺是一種神經(jīng)功能的神經(jīng)遞質(zhì)。實驗表明，在哺乳動物各腦區(qū)的含量不同。其中，尾核、殼核內(nèi)含量最高，其次是黑質(zhì)和蒼白球。現(xiàn)已確定，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，其胞體主要位于中腦。它參與調(diào)控錐體外系統(tǒng)的運動功能，如刺激黑質(zhì)紋狀體束，可引起好奇、探究、運動增多、覓食等活動；如果將兩側(cè)黑質(zhì)紋狀束完全損毀，可引起不飲不食、運動減少、對周圍事物無反應等表現(xiàn)，甚至可出現(xiàn)木僵狀態(tài)。[1]

有人認為，腦內(nèi)黑質(zhì)紋狀體系統(tǒng)在動物活動中起很大作用，是引起動物一切行為反應的基本條件。它通過中腦邊緣系統(tǒng)，參與情緒調(diào)節(jié)；通過中腦一大腦皮層，參與認知調(diào)節(jié)、事物識別，包括思維和推理；通過下丘腦一垂體，調(diào)控腦垂體的激素分泌。

近年來發(fā)現(xiàn)，多巴胺神經(jīng)元還支配腦血管和腦膜血管，參與心腦血管調(diào)控，參與胃腸道功能調(diào)節(jié)和視網(wǎng)膜信息系統(tǒng)傳遞調(diào)節(jié)。

多巴胺神經(jīng)元控制著腦內(nèi)的獎賞系統(tǒng)（Reward）、成癮機制（Addiction）。更為重要的是，多巴胺神經(jīng)元還控制著運動功能。在大腦內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡中，多巴胺扮演著非常重要的角色。

2）什么是多巴胺？

多巴胺是大腦中含量最豐富的兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)。它有以下幾種功能：

〔1〕調(diào)控中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多種生理功能。多巴胺系統(tǒng)調(diào)節(jié)障礙涉及帕金森病，精神分裂癥，Tourette綜合癥，注意力缺陷多動綜合癥和垂體腫瘤的發(fā)生等；

〔2〕多巴胺是一種神經(jīng)傳導物質(zhì)，用來幫助細胞傳送脈沖的化學物質(zhì)；

〔3〕這種腦內(nèi)分泌物和人的情欲、感覺有關(guān)，它傳遞興奮及開心的信息；

〔4〕多巴胺與各種上癮行為有關(guān)。

3）什么是多巴胺受體？

它是結(jié)合在膜上的供神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺識別的位點。依據(jù)生化和藥理學標準，已將此受體分為兩種型式：

〔1〕能結(jié)合SCH23390的稱為多巴胺D1受體，微摩濃度的多巴胺作用于D1多巴胺受體， D1受體與興奮性核苷酸結(jié)合蛋白復合物相互作用，激活腺苷酸環(huán)化酶系統(tǒng)；

〔2〕能高親和性結(jié)合丁酰苯類藥物（螺哌隆和氟哌啶醇）的稱為D2受體，納摩濃度的多巴胺激動劑作用于D2受體，能抑制由其他激素或者神經(jīng)遞質(zhì)激活的腺苷酸環(huán)化酶活性。

重組DNA技術(shù)將這兩種受體再分，多巴胺D1樣受體再分為D1和D5受體，多巴胺D2樣受體再分為D2、D3和D4受體。

多巴胺受體既存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS），也存在于外周。D1和D2多巴胺受體都典型地在多巴胺神經(jīng)末梢，也見于皮層-紋狀體的末梢，在此多巴胺末梢與谷氨酸能末梢形成軸突-，調(diào)節(jié)谷氨酸的釋放。重要的是，在多巴胺細胞胞體，樹突和末梢都有多巴胺受體發(fā)現(xiàn)。這些自身受體既調(diào)節(jié)多巴胺的合成、釋放，也調(diào)節(jié)神經(jīng)元的沖動發(fā)放頻率。D2多巴胺受體也存在于垂體前葉和中葉。多巴胺受體也存在于外周：在交感神經(jīng)末梢上的D2受體，可抑制去甲腎上腺素的釋放；D1受體則主要存在于腎血管網(wǎng)上，受刺激時可引起血管擴張。D1樣受體只有廣泛的突觸后定位。

4）什么是多巴胺通路？

(圖片來源于網(wǎng)絡)

多巴胺神經(jīng)元位于中腦與間腦交接處，有三條通路：

（1）黑質(zhì)—紋狀體通路，神經(jīng)纖維起源于黑質(zhì)致密帶，投射至尾核—殼核，終止于紋狀體，其主要作用是能增加運動、調(diào)節(jié)肌緊張；

（2）中腦邊緣通路，該通路起自腹側(cè)被蓋區(qū)外側(cè)神經(jīng)元，多數(shù)投射到伏膈核和嗅結(jié)節(jié)，少數(shù)投射到中膈、杏仁核和海馬，終止于邊緣系統(tǒng)，主要作用是影響復雜的情緒與行為；

（3）中腦-皮質(zhì)通路，該通路起自腹側(cè)被蓋區(qū)內(nèi)側(cè)神經(jīng)元，投射至前額內(nèi)側(cè)、鼻周皮質(zhì)，終止于前額葉，此通路與高級精神活動有關(guān)，表現(xiàn)為情感和意志、認知方面；

（4）結(jié)節(jié)-漏斗通路，神經(jīng)纖維起源于弓狀核A12細胞群，終止于正中隆起的門脈，這條通路與內(nèi)分泌有關(guān)，特別是對促性腺激素的分泌具有抑制作用。

多巴胺與疾病的關(guān)聯(lián)

研究多巴胺的目的，應該與診斷或治療神經(jīng)性疾病有關(guān)，離不開感官的關(guān)聯(lián)。根據(jù)以往的報道，有以下幾個問題：

1）多巴胺與近視有關(guān)

《環(huán)球科學》曾經(jīng)報道，對近視成因的研究涉及兩種理論：一是戶外時長理論，二是遺傳論。要確定戶外活動對眼睛健康的影響，研究人員需要搞清這之間的相關(guān)機制和生理過程。賓夕法尼亞大學的眼科專家理查德·斯通說：“從猴子視網(wǎng)膜的化學成分中，可以分辨出猴子有沒有近視癥?！?/strong>

阿拉巴馬大學近視專家托馬斯·諾頓說：“現(xiàn)在，學界公認，經(jīng)常在戶外活動，能增加孩子們接收的光照強度，這會促進視網(wǎng)膜產(chǎn)生和釋放多巴胺，抵消讓眼睛變長的信號。”另外，2009年，在德國圖賓根大學的眼科研究人員首先發(fā)現(xiàn)暴露在陽光（30 000勒克斯）和非常明亮的人造光（15000勒克斯）下，都能成防止受試動物患上近視。2010年，他們向近視小雞的眼睛注射阻斷多巴胺活性的藥物（螺環(huán)哌啶酮），會消減光的保護作用。

這些研究報告表明，外界日光和人造光對釋放多巴胺有影響。

2）多巴胺與帕金森病有關(guān)

在病理上，帕金森病有兩大重要特征。除了黑質(zhì)致密部多巴胺神經(jīng)元的進行性死亡之外，還有一個重要的特征，即α-突觸核蛋白在神經(jīng)元內(nèi)廣泛聚集，形成路易小體和路易神經(jīng)突。

α-突觸核蛋白的聚集與多巴胺神經(jīng)元的退化有密切的聯(lián)系。

黑質(zhì)區(qū)的多巴胺神經(jīng)元能夠投射到紋狀體，形成黑質(zhì)-紋狀體通路。也就是說，多巴胺神經(jīng)元的胞體在黑質(zhì)，而投射出去的纖維在紋狀體這個腦區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，多巴胺能夠促進α-突觸核蛋白的聚集，而這種異常聚集首先使得位于紋狀體的多巴胺突觸發(fā)生退化死亡。之后，死亡會順著神經(jīng)纖維，蠶食位于黑質(zhì)的多巴胺神經(jīng)元胞體。［4，5］

3）多巴胺與記憶有關(guān)

研究人員曾對黑腹果蠅進行研究，果蠅的大腦只有約10萬個神經(jīng)元。其中有一塊名為“后外側(cè)前腦1區(qū)”，含有12個多巴胺神經(jīng)元。這12個多巴胺神經(jīng)元中，它們都向蘑菇體發(fā)送信息，在蘑菇體各個神經(jīng)元的樹突棘上釋放多巴胺，從而調(diào)控蘑菇體神經(jīng)元的信號整合。

研究人員認為：多巴胺在大腦釋放“快分樂子”，這“快樂分子”是驅(qū)動遺忘的，它是一種常見的神經(jīng)調(diào)質(zhì)，多巴胺能在大腦的不同區(qū)域傳遞復雜多樣的全局信息。研究人員在一系列實驗中，不僅確認了多巴胺對內(nèi)源性遺忘的重要作用，還找到促進遺忘的多巴胺神經(jīng)元，以及確認執(zhí)行遺忘功能的多巴胺受體。

四．思考與討論

1）光照與眼科疾病

2011年，在豚鼠的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，增加多巴胺活性的藥物不一定能預防近視癥。一些研究人員認為，曝光的時機也很重要。就像我們身體中的許多系統(tǒng)（例如體溫和激素）都有一定的周期性變化，眼睛中的多巴胺水平也會波動，通常在白天上升，在夜間下降。造成這種晝夜節(jié)律的變化，又該怎樣解釋呢？

以往研究的結(jié)果是如下流程：

戶外光→人眼→視網(wǎng)膜→多巴胺→眼球變長→圖像聚焦不在視網(wǎng)膜→近視癥

系統(tǒng)影響→多巴胺水平波動→晝夜節(jié)律變化（白天↗，夜間↘）

試驗發(fā)現(xiàn)，視細胞的褪黑素也會對眼球的發(fā)育產(chǎn)生影響，但是模式和多巴胺相反，它會在夜間增加，白天減少。事實上，這些會對眼睛產(chǎn)生影響的節(jié)律性活動都表明，身體的晝夜節(jié)律也可能與眼睛的健康有關(guān)。在新英格蘭視光學院德博拉．L．尼克拉等人就曾調(diào)查異常的晝夜節(jié)律是否會對眼睛的生長產(chǎn)生影響，從而改變近視的情況。

另外，通過對雞的早期研究，科學家發(fā)現(xiàn)，在恒定光照或恒定黑暗下，眼睛都會過度生長。但尼克拉發(fā)現(xiàn)這些研究的結(jié)論或許并不準確，因為實驗過程中的晝夜節(jié)律被過度更改了?，F(xiàn)在，她正在研究，當輕微改變晝夜節(jié)律時，眼睛的生長會出現(xiàn)什么不一樣的情況。在《實驗眼科研究》發(fā)表的一項研究中，尼克拉表示，在半夜時用700勒克斯的光強照射2小時，就足以改變眼睛生長的情況。初步研究指出，隨著孩子們在深夜花大量時間讀書、寫字或瀏覽網(wǎng)絡，晝夜節(jié)律的更改，很有可能對發(fā)育中的眼睛造成巨大傷害。

不難看出，化學家認為，光照會對多巴胺釋放有影響，而多巴胺量值的變化會影響眼睛的生長，導致近視?？墒?/strong>晝夜節(jié)律的變化也會產(chǎn)生這種現(xiàn)象。

多巴胺對人眼睛的研究，筆者有下列疑問：

〔1〕怎么區(qū)分多巴胺量值的變化和晝夜節(jié)律的變化對人眼的影響呢？晝夜節(jié)律通過什么通道與多巴胺發(fā)生聯(lián)系？

〔2〕多巴胺兩型受體還見于視網(wǎng)膜無長突細胞層，但其功能為何不清楚？

〔3〕多巴胺神經(jīng)元參與情緒、認知、事物識別、心腦血管、胃腸道功能、運動功能、視網(wǎng)膜信息系統(tǒng)傳遞調(diào)節(jié)。在大腦內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡中，多巴胺扮演著非常重要的角色。研究人員對多巴胺神經(jīng)元與視覺感官的研究，卻很少提到多巴胺的神經(jīng)元調(diào)控作用。

〔4〕對多巴胺通路與視覺感官的研究也很少，因為多巴胺通路會影響復雜的情緒與行為,人的復雜的情感往往在面部表情和眼神上可以看出，它們之間是怎么關(guān)聯(lián)的？

〔5〕多巴胺與人體疾病有關(guān)聯(lián)，既與近視有關(guān)，也與注意力缺陷多動綜合癥有關(guān)。從生物醫(yī)學的角度，認為人的眼睛的疾病，與大腦有關(guān)。而中醫(yī)的研究沒有提及大腦，與人體的經(jīng)絡、脈向、氣血通暢有關(guān)。也就是說，目為肝之竅，為心之使，為血之宗，為五臟六腑精氣所注之處，目通過經(jīng)絡與內(nèi)臟相聯(lián)系，因此眼睛的疾病常與全身的臟器有關(guān)。從多巴胺的研究中，多巴胺與人體的內(nèi)臟器官有關(guān)聯(lián)，能否將多巴胺這一因素把中醫(yī)和西醫(yī)結(jié)合起來，尋找之間的關(guān)系？能否尋找到微觀層面與宏觀層面之間的關(guān)聯(lián)？

2）多巴胺充當記憶存儲器的“門控”

研究結(jié)果表明：研究人員通過直接刺激PPL1中的多巴胺神經(jīng)元，成功抑制了果蠅的回憶，如果抑制這些多巴胺神經(jīng)元的輸出，果蠅就不會在干擾下產(chǎn)生瞬時遺忘。研究結(jié)果還表明：在蘑菇體α2α’2神經(jīng)元中，有一個“記憶存儲器”，而多巴胺則充當“門控”（gate）的作用。多巴胺神經(jīng)元的活躍，關(guān)上了回憶的大門。由此說明記憶是存儲在蘑菇體α2α’2神經(jīng)元中。如此說來，多巴胺功能又多了一個“門控”，那么多巴胺通道不止一個，那么這個門控是不是也有幾個？

很明顯，關(guān)于多巴胺與記憶的研究，提出了“門控”的概念，其實多巴胺在多方面都有調(diào)控的功能，同樣也可以把它看成有門控的作用。問題是對果蠅的研究能否推廣到人的研究？

3）腦電波與多巴胺有無關(guān)聯(lián)？

2021-03-17，《科技日報》報道：“理工醫(yī)結(jié)合，借腦電波捕捉“喜怒哀樂””［9］。文中作者認為：腦電波不會“說謊”。腦電波可以記錄不同的情感變化，因為腦電波傳遞的是腦內(nèi)的信息。這一說法能否成立？腦電波到底傳播的是什么樣的信息？腦電波不是電磁波，它是生物電，這生物電里到底是什么信息？

近些年來，利用腦電圖數(shù)據(jù)建立的大腦功能性網(wǎng)絡，對這種復雜網(wǎng)絡統(tǒng)計特征進行了分析。研究者發(fā)現(xiàn)腦病患者的各項復雜網(wǎng)絡特征指數(shù)與正常人相比有明顯差異。由此定義了大腦神經(jīng)網(wǎng)絡信息熵及神經(jīng)網(wǎng)絡標準信息熵的概念，腦病患者的大腦神經(jīng)網(wǎng)絡信息熵明顯小于正常人。文［9］通過頭皮電極，從腦功能網(wǎng)絡的節(jié)點觀察情感的變化，判斷人的情緒，試圖準確理解“喜怒哀樂”的心理變化，想利用可穿戴式腦電波檢測設備檢測人的情感，實時捕捉受試者的真情實感。研究者認為，腦功能是由大腦神經(jīng)元間相互作用涌現(xiàn)出的復雜模式，它是在不同時空，多個腦區(qū)相互連接形成的復雜網(wǎng)絡。采集并分析不同腦區(qū)空間的腦電信號，研究其時間上的相關(guān)性和同步關(guān)系，建立不同情緒狀態(tài)下的功能腦網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。研究者發(fā)現(xiàn)不同定義的腦功能網(wǎng)絡在全局屬性具有共同的特點；節(jié)點屬性能夠反映情感的變化。在阿爾法波段，情感變化對腦功能網(wǎng)絡的影響比較明顯。

筆者思考，上述方法與多巴胺有沒有關(guān)聯(lián)？如前所述，多巴胺參與情緒調(diào)節(jié)、認知調(diào)節(jié)、事物識別，包括思維和推理；而且與精神疾病有關(guān)系，多巴胺神經(jīng)元控制著腦內(nèi)的獎賞系統(tǒng)（Reward）、成癮機制（Addiction）。也就是說，能否將腦電波測量與生物學的研究結(jié)合起來，既有宏觀特征，又有微觀特征，可以填補單純分子層面的研究的缺失，也可以進一步研究大腦功能性網(wǎng)絡的模型有效性和可靠性。