从大脑与身体的博弈来看大脑在人体中所处的作用

xman

直到不久以前，科学家和其他所有人还深信大脑和身体是两个相对独立的器官。大脑给身体下达最高指令，身体除非生重病，只有执行的份。人们也觉得大脑的精神问题和身体生病是两码事，比如抑郁症只是心情不好，不能和感冒发烧相提并论。而有朝一日科技足够发达，我们就可以抛弃残疾和生病的身体，把大脑单独放进营养容器里让精神长存。

近年来的研究发现，真相并非如此。

一

瑜伽和冥想机理：大脑和内分泌

很多女生可能有过体验，工作压力过大似乎会导致“内分泌失调“，”姨妈“到了日子不出现。男生则可能因为压力大或者心情不好而没胃口，或者”表现不好“。

而平时规律的有氧运动或者瑜伽，则可以帮助改善我们的精神状态。

所以，大脑精神状态可以影响身体内脏器官的运行吗？

笔者读博的时候，实验室的印度同学做自闭症基因小鼠模型，所以需要定期养小鼠。刚来我们实验室头几个月，小哥从厂家定了几批”受孕“母鼠，很不幸都是”诈胡“。后来终于来了一批真的怀孕小鼠，小哥开开心心养了起来。给鼠妈妈打了各种药物，等着生出来的小鼠长大分析异常行为。几个星期后，印度同学在开组会的时候垂头丧气地宣布了一个“惊天”坏消息：他的实验小鼠一星期之内死了三分之二，实验做不成了。原来一个星期前，养小鼠的实验房需要整修，小鼠们被临时移到一个很小的储藏室，关在一层层的笼子里。不出几天，小鼠们因为生活空间太小，焦虑感爆棚而死。

现代医学一直对“身心疾病”的存在持怀疑态度。很久以来，科学界没有发现证据，能表明控制思维的神经回路可以影响自主神经系统（包括交感神经系统和副交感神经系统，控制内脏活动）和内分泌神经系统，进而影响内脏器官。然而，今年Richard Dum等人发表在美国国家科学院院刊上的研究首次发现，大脑皮层有两个神经回路和身体负责交感神经兴奋的肾上腺通过神经突触通路直接相连。肾上腺是位于肾脏上方的重要内分泌腺体，负责在环境压力下分泌激素，调节个体焦虑水平。Richard Dum等人的发现意味着，控制思维的神经回路，也能直接影响躯体的内分泌系统，进而调节五脏六腑对压力的反应。

研究中发现和肾上腺相连的较大的神经网络，包括前额叶和体感皮层的大脑皮层运动区域，这一网络负责所有的躯体运动控制。另一个较小的神经网络则包括内侧前额叶和前扣带回，负责更高级的认知和情感功能。这意味着大脑中负责运动、认知、情感的回路都直接和肾上腺相连，控制着身体内部交感系统的兴奋。交感神经兴奋会引起腹腔内脏及皮肤末梢血管收缩、心率加快，心脏收缩能力增强、瞳孔散大和新陈代谢率上升等。而副交感神经的主要功能相反，是使瞳孔缩小、心跳减慢、皮肤和内脏血管舒张、小支气管收缩、胃肠蠕动加强、括约肌松弛、唾液和泪液分泌增多、男性生殖器的勃起等。因此，当交感系统兴奋时，副交感系统就会受到相应的抑制，引起消化道功能紊乱、便秘或者“活不好”。

大脑皮层神经网络和肾上腺直接相连，这意味着，心理上的慢性压力和抑郁可以直接影响身体的内脏器官。所以“身心疾病”是确确实实存在的。这让笔者想到一个统计学数据：香港是全世界房价最贵的城市之一，中环房价甚至超过曼哈顿。香港普通的一家三口人居住面积大约是30平方米左右。而香港同时也是生育率最低的地区。维基百科资料显示，在对224个国家地区的统计中，香港的生育率排在第221位。再想想印度同学的小鼠们，居住环境的拥挤带来的焦虑，是否应该对此负责呢？

另一方面，大脑皮层通往肾上腺的神经通路也解释了，为什么规律的运动，瑜伽或冥想可以帮助调节我们的内脏运行和内分泌平衡。瑜伽、普拉提、太极，甚至广场舞，都能调动身体的协调和灵活运作，进而影响肾上腺激素分泌，帮助我们调节压力水平。

二

大脑和免疫系统

淋巴系统是我们身体循环系统中，除了动脉、静脉之外，专门负责储存免疫细胞的循环系统。一直以来，医学界都认为大脑中不存在淋巴系统。然而去年七月发表在自然杂志（Nature)的一个研究发现：原来身体的淋巴系统直通大脑脑膜。这个重大发现意味着，身体为了抵御疾病而产生的免疫反应，可以直接影响我们大脑的心理功能。

我们可能两种古老的力量——病原体和免疫系统——的多细胞战场。我们个性的一部分可能确实是由免疫系统控制的。

——Jonathan Kipnis

我们知道，身体的循环系统除了动脉和静脉之外，还有淋巴管。身体循环网络中每隔一段距离就会有淋巴结，其中储存着负责抵抗病原体入侵的免疫细胞。医学界自上个世纪以来，一直认为大脑和身体因为血脑屏障的隔离，是两个相对分立的器官，而大脑中不存在淋巴系统。这一观点在医学教科书中存在了100多年。如果你现在去翻出版于2015年之前的医学书，还可以看到“大脑中没有淋巴系统”的描述。而2015年被佛吉尼亚大学的Jonathan Kipnis教授及其团队彻底改写了这句话。

Kipnis和他的同事对老鼠脑膜的神经成像究发现，原来包裹大脑和脊髓的脑膜上广泛分布着淋巴管网络，负责运输脑脊液和淋巴细胞到颈部的淋巴结。

近年来越来越多的研究发现，许多精神和神经疾病包括抑郁症、精神分裂症、自闭症和侧索硬化，都跟免疫活动和炎性反应有关。发现大脑和身体的免疫系统直接相连，说明身体健康状况和免疫反应可能给大脑带来直接的影响。

比如最近Jonathan Kipnis团队的研究人员的新发现，大脑中的免疫分子干扰素γ的活性会影响个体的社交行为。一般情形下，这种分子是由免疫系统为了应对细菌、病毒或寄生虫感染而产生的。蝇、斑马鱼、小鼠和大鼠进行社交行为时，都会激活干扰素γ反应。人为阻断小鼠体内的这种分子，会使得它们大脑中某些区域过度活跃，变得在社会行为中不那么积极。原因可能是，当群体进行社交活动时，病原体更容易在个体中传播感染。免疫蛋白干扰素γ有抗击病原体的能力，当动物在活跃的社交时，这种分子可以帮助抵御疾病，因此它在进化上被用来增强社会行为。

三

大脑和肠道菌落

英语有句老话：

You are what you eat.

中国有句老话：

不干不净，吃了没病。

人体肠道中的菌群数量惊人，是人体自身细胞总数的 10 倍多，而这些菌群编码的基因数也远超人体基因总数。近几年的研究发现，肠道菌群与个体的行为情绪有着奇妙的关联。比如有假说认为，新生儿的性格可能受到母亲产道内菌落成分的影响。

麦克马斯特大学的约翰·克莱恩（John Cryan）研究团队通过人为给小鼠肠道菌群 “大换血”，就成功地把胆小害羞的小鼠转变成了无畏的冒险家。科学家将生性胆大的 NIH Swiss 型小鼠的肠道细菌移植到天生胆小畏首畏尾的 BALB/c 型小鼠体内，三个星期后，BALB/c 型小鼠竟然变成了勇敢的“探险家”。更有趣的是，当 NIH Swiss 型小鼠移植了胆小的 BALB/c 型小鼠细菌后，前者居然花了平时三倍多的时间才谨慎地从实验台上走下来。

Cryan和他的同事还尝试了一种更简便的方法：直接给小鼠喂食可以降低焦虑的菌株：长双歧杆菌和短双歧杆菌。结果这两种细菌对小鼠性情进行了不同的改造：短双歧杆菌让小鼠变得更勇于探索，而长双歧杆菌则让小鼠在面对压力时，体温不会变化太剧烈。

四

肠易激和焦虑：大脑和消化道迷走神经

有个朋友，一遇到的紧张的事就特别想冲进厕所大号，拦也拦不住。一直到20多岁，他有一天随口和医生朋友说起这件事，医生告诉他，这叫做肠易激综合症，一紧张肠道就会有生理反应，不用太介意。于是，第二天，这个朋友的肠易激综合症好了。以后再也没犯过。

研究发现，有肠易激综合症状或者消化不良的病人，往往是大脑心理症状和消化道生理症状的共同结果。研究发现，有高水平焦虑和抑郁的人在一年内出现肠易激综合征或者消化不良的可能性非常高。而那些一开始没有焦虑和抑郁症状的肠易激综合征或者消化不良病人，一年后出现高水平焦虑和抑郁的可能性也非常的大。也就是说，消化道疾病和心理焦虑抑郁可能是相辅相成的。研究者计算发现，大约有三分之一的人，心理问题比消化道问题出现得早，而大约三分之二的人，消化道问题早于心理问题出现。

帕金森病的消化道起源假说

帕金森病是继老年痴呆症后第二大神经退化疾病，在六十岁以上人口中占1%，而在八十岁以上人口中占百分之四。帕金森病没有治愈方法，至今病因不明。帕金森病出现前几年的早期预诊断信号包括：嗅觉丧失，失眠，便秘，抑郁和单侧大拇指震动。之后会出现双手震动，运动迟缓，姿势不稳，身体僵硬，肌肉无力以及弯腰驼背。正常人大脑中一部分神经元负责释放多巴胺，使人可以正常地控制运动，而帕金森病人这一部分多巴胺神经元会加速退化，影响人体自主运动的顺利执行。事实上，当帕金森病人出现运动症状时，大脑黑质中的多巴胺神经元有50%早已凋亡了。病程中后期，帕金森病人大脑中大范围的神经元会可以发现沉积的α-突触核蛋白。

神经学家Heiko Braak最早提出一个大胆的假说：帕金森病的起源可能不仅仅来自于大脑脑干，而是更早起源于消化道。近年来，科学家们发现了越来越多的证据支持这一假说。比如2015的一个研究发现，那些切除了胃和大脑之间迷走神经连接的人，得帕金森病几率比较低。

其实，早在帕金森病发病前的10到20年，病人就会出现一些非运动障碍的症状，比如最普遍的症状之一——便秘。也就是说，帕金森病在最最早期就广泛出现了消化道症状。此外，科学家还在病人胃肠道神经中发现了刚才提到的，普遍存在于帕金森病人大脑中的α-突触核蛋白。动物模型研究还发现，胃中的α-突触核蛋白可以沿着迷走神经上行到达大脑。种种证据暗示着，古老的神经疾病帕金森病，可能也是来源于身体的大脑疾病，或者至少部分是。

参考文献：

1. Filiano AJ, Xu Y, Tustison NJ, Marsh RL, Baker W, Smirnov I, Overall CC, Gadani SP, Turner SD, Weng Z, Peerzade SN, Chen H, Lee KS, Scott MM, Beenhakker MP, Litvak V, Kipnis J，Unexpected role of interferon-γ in regulating neuronal connectivity and social behaviour， Nature，July 2016)

2. Louveau A, Smirnov I, Keyes TJ, Eccles JD, Rouhani SJ, Peske JD, Derecki NC, Castle D, Mandell JW, Lee KS, Harris TH, Kipnis J Autho, Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature, July2015.

3. Richard P. Dum et al., Motor, cognitive, and affective areas of the cerebral cortex influence the adrenal medulla. PNAS, July 2016

4.N. A. Koloski, M. Jones, N. J. Talley. Evidence that independent gut-to-brain and brain-to-gut pathways operate in the irritable bowel syndrome and functional dyspepsia: a 1-year population-based prospective study.Alimentary Pharmacology & Therapeutics, 2016.

5. Svensson E., Horváth-Puhó E., Thomsen R. W., Djurhuus J. C., Pedersen L., Borghammer P., Srensen H. T. (2015). Vagotomy and subsequent risk of Parkinson's disease. Annals of Neurology.

6. Helen H. Shen, Microbes on the mind. PNAS. July 2015.