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高度执着的神经电路 精选

已有 9488 次阅读 2015-8-10 05:49 |系统分类:科普集锦| 天才, 多巴胺, 执着, 癫痫, 戈什温迪症

科学家艺术家经常有高度的执着,有时为一个问题想上几年十几年, 消得人憔悴。种高度的执着能使们远超常人水平,达到了人思想的峰。

我们知道人类的一切行为都需要神经线路来驱动。而开动任何一个神经线路的最终目的只有一个,就是启动大脑内部的自我奖励机制,引起脑内多巴胺的分泌。如果一个神经活动没有引起多巴胺分泌,这个线路就会受到抑制,以后开动的可能性就会降低。

有个实验用老鼠说明执着的内源动机:在老鼠笼子里装一开关,老鼠一按就会掉下一小块食物。老鼠本来是不会按开关的,但是一旦发现按开关能得到食物奖励,就会不停地按开关。那位同学说了:“食物是食物,多巴胺是多巴胺,你怎么能用获得食物来证明多巴胺分泌呢?”这问题问得太好了!当年发表这个实验的时候大概审稿人也是这么批评的,于是这个实验就进了一步:在笼子里装两个开关,按左边开关会获得食物,按右边那个则会引发对脑内丘脑下前区(ventral tagmental area VTA)的一个电刺激。VTA是脑内主要的多巴胺线路之一,电刺激会引起一股多巴胺分泌。结果老鼠不久就发现按右边的开关能更直接地得到多巴胺,于是就不断地按呀按呀,完全不碰左边获得食物的开关,直到饿死!这个证明够直接了吧?老鼠可以为了多巴胺而不顾最基本的生理需要。


 

图一 人类脑中的自我奖励中心,黄色为VTA区域。

 

我写科普时一提到老鼠实验就有网友批评我为啥要捉弄可怜的鼠辈。可您虽然贵为人类,实际也是每天被人这么捉弄,只不过是老鼠实验的放大版:很多人每天拼命工作,不过是为了在按提款机电钮的时候会掉下钞票,然后再用钞票去换锦衣玉食。你本来是不喜欢敲键盘的,可是为了工作还是要拼命地敲出肌腱炎。

好,科普了半天老鼠按电钮的,和“极度执着”有什么关系?有极度执着的人都会们废寝忘食的目的是追逐一种内在的美感,而种内在美感来的欣慰可以超功名利禄。所谓“欣慰”的感就是内多巴胺分泌啦。所以单纯执着就是着本身能直接引起多巴胺分泌,不需要通过财富,名利尘世间路。民间的说法就是“筋短路”,真是很确切的。

那么执着的极限是个什么情况?这是一种病态,叫做“戈什温迪综合症”。由美国神经科医生诺曼戈什温迪(Norman Geshwind, 1926 -1984) 在1970年代中期代定名。戈什温迪在波士顿的医院观察癫痫病人的行为和人格变化,他总结了大批患者的行为,综合出五项典型的人格变化:1)写作狂热 (Hypergraphia),表现为患者非常喜欢写字或画画,日记往往极度详细,写出日常生活的所有细节。而画画也常常高产。2)宗教狂热(Hyperreligiosity). 患者往往对宗教或信仰有极度的追求,坚信自己能与上帝交流或掌握着终极真理。与过度写作欲结合,患者写作的内容往往与宗教,神灵或宇宙终极真理有关。3)间断出现的侵犯攻击性行为  4)性取向改变和性欲低下。5)人际关系粘粘糊糊(viscosity), 车轱辘话绕来绕去不达要点 (circumstantiality). 喜欢长时间人际交流且不愿意中断谈话。


           


图二  写作狂热者的作品。可以看出由于大量练习造成自己的书法风格

戈什温迪综合症的神经基础是癫痫(epilepsy)。癫痫是脑细胞过度活动的一种状态。脑细胞在脑子里互相联接,形成一个像互联网那样的巨大体系。我们都知道在互联网上每当出现一个公众都关心的事件时,大批网友会立即参与,跟贴互动,形成一种互相激励的正反馈,在很短时间形成一个高度热点。但是互联网上多数网友的兴趣持续时间很短,新鲜劲一过就洗洗睡了,因此网上的热点也会很快冷下来。脑细胞的网络正常时与此类似,也是很快形成一个兴奋点并在短时间内消退。而颠痫却出现一个不能控制的,持续的高度兴奋活动。

脑细胞网络和互联网有一点不一样,就是会自动地不断强化有高流量的线路并弱化没有流量的线路 。由此每件事情经过脑子就会留下一些被强化的线路,下次碰到就会反应很快。这就是民间说的“脑筋越用越灵”,学术界称为“学习,记忆”过程。

脑组织由于感染,发热等原因损伤了局部神经网络,就会造成不正常的细胞间互相激励和异常的线路高流量,相当于计算机里的死循环当机。不幸的是这些没有意义的异常高流量的线路也会被自动强化,以后一有风吹草动就会重来一遍。这就是癫痫发作。而且每次癫痫发作都会继续强化异常的线路,使情况越来越恶化。至今还没有办法有效地抑制癫痫异常线路的恶性循环而不影响正常的脑功能。这个问题是当今癫痫研究的圣杯(holy grail)。

多数患者的癫痫发作只是生活中的极少数瞬间,如每周或每月发作一次,每次只有几分钟。在癫痫不发作的大多数时间内,异常的高流量线路只蜷缩在脑中一个很小的区域里,叫作“癫痫灶”(epileptic focus)。在癫痫发作时异常的神经活动会从癫痫灶里出来, 侵犯很多脑结构。如侵犯到运动皮层人就会抽搐,侵犯脑干时人就会失去知觉,等等。人类最常见的癫痫是颞叶癫痫(temporal lobe epilepsy) ,意即癫痫灶处于大脑的颞叶中。颞叶里有很多的高级功能区如语言,记忆,情感等。可以想像,在癫痫不发作的大部分时间里,癫痫灶内的异常高流量活动会不断影响其周边地区,使受影响区域的线路得到强化。因此如果癫痫灶在左侧颞叶的语言区旁边,语言区就会不断被强化,出现车轱辘话等反复不绝的戈什温迪症行为。而当癫痫活动侵犯了多巴胺电路,患者就会有常人无法描述的高度欣快和与上帝同在的感觉。

在历史上,天才和名人一般会留下很多的痕迹,如信件作品和回忆录等。对这些遗迹的分析可以发现许多名人有癫痫病,因为戈什温迪症有明确的心理学症状,所以可以发现很多人有戈什温迪症的倾向。最有代表性的应属画家梵高(Vicnent van Gogh), 五项戈什温迪症的明显特征他都有。

梵高是西方艺术史上的奇人。他在有生之年只卖出过一幅画,但在死后多年每幅画都拍卖出天价。梵高没受过正规美术教育,创作期不过区区十几年时间,但他却异乎寻常地高产,留给世人大约两千多幅绘画。最引人瞩目的是在1888-89的一年之间,他创作了200多幅绘画,算算几乎每36小时一幅,而且现在看来每幅都是印象派大师级的传世之作。再细看一下他这段时间内还给他兄弟写了大约200封信,每封都有4-6页之长。通过这些信件可以还原当时他的生活:每天作画长达14到16 小时,画完后还要写这些长信,信中事无巨细地描述当天的各种细节和明天创作的设想。这段时间的高强度执着作画和写作,完全符合戈什温迪的症状之一,“写作狂热”。


图三 梵高自画像,可见极为繁琐的笔画。

除此之外,梵高的性取向也呈现高度的变化,在异性,同性,双性之间大幅度变化。他的同性伙伴,同是印象派的画家的高更(Eugene Henri Paul Gauguin)在其回忆录中描写了梵高黏黏糊糊的人格和不容易中断谈话等很多特征。梵高也有极端的宗教观念,甚至为了宗教观点自伤。所有这些都符合戈什温迪症状群的描述。

哈佛大学的教授寇实宾(Shahram Khoshbin曾花了十多年时间研究梵高的行为和病历, 以有力的证据说明梵高患有癫痫和戈什温迪症状群。

可能患有戈什温迪症状群的名人还有圣女贞德(Joan of Arc),作家陀思妥耶夫斯基(Fyodor Dostoyevsky)等人。至于不太肯定的就更多了。比如贝多芬,晚年虽然完全耳聋却高度执着地不断作曲。用他自己的话说,上帝让他脑子里充满了无限美妙的音乐,只要把它写下来就是惊世骇俗的作品。我们知道脑中产生音乐的区域在右侧颞叶,所以位于颞叶的癫痫灶完全可能不断地引起异常活动,给人造成听到音乐的感觉。在临床癫痫脑手术中刺激右侧颞叶的癫痫灶也经常会让病人感到听见音乐。

在现代社会中人类癫痫占人口比例约1/10,其中颞叶癫痫约占一半。而颞叶癫痫患者大约1/10 左右出现行为异常。照此计算,社会中戈什温迪症行为应该是满常见的。

古来就有个说法,说天才的人总有点精神不正常。很多学者认为这种说法没道理。可是以梵高的事例,他如果没有戈什温迪症,可能很难在极度贫寒的状况下高度执着地创作,在短时间内给后人留下大量不朽的作品。我作为一个神经科学家早已被生理学完全洗脑。所以我个人的看法是人类创造的动机来自脑内的多巴胺系统。超乎常人的高度执着和创造性来自超乎常人的高度脑活动,病态至少是达到天才的一个途径。

参考文献:

Sandrone, Stefano (Dec 2013). "Norman Geschwind(1926-1984)". Journal of Neurology 260 (12): 3197–8.

尋找腦中神明:宗教的腦科學觀。 朱迺欣著。2012,立緒出版社

 

TrimberM. and Freeman A. (2006) An investigation of religiosity and theGastaut–Geschwind syndrome in patients with temporal lobe epilepsy. Epilepsyand behaveor 407-414

 

Shetty,T and Trimble M. (1997) The Bear Fedio Inventory: Twenty Years On. J. Epilepsy10: 254-62

 

http://www.harvardmagazine.com/1999/01/right.van.html

 

 




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