一直到 20 世纪初,人们都认为神经突触之间的信号传递是依靠电信号来完成的。只是随着神经突触间隙的被发现和验证,这套电信号理论就突然沦为了尴尬的存在。
因为,电信号如何才能跨过突触“鸿沟”?
为此,有人不惜“发明”一整套繁复的理论来论证电当然可以跨过突触间隙,不过也有人开始把目光投向新的理论,最终伟大的生理学家奥托•洛伊维(Otto Loewi)得获圣杯,简洁并优雅的。他设计的一项试验确认,是化学分子而非电冲动主导着神经之间信号的传导(1)。
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这项后来被称为“神经冲动的化学传递”的研究使洛伊维获得了 1936 年诺贝尔生理学或医学奖。在这项研究中,他天才般地对蛙心先行灌流,随后刺激迷走神经,使蛙心率减慢,再抽出灌流液、注入另一正常蛙心中,于是见证神奇的时刻来临了!后者的心率也开始减缓!这证明,刺激迷走神经后可能释出了某种“抑制性物质”(1),无论如何,是它而非一蹴而逝的电,引发了心率减慢的后果。在此后不久,洛伊维果然还分离出了这种物质,那就是乙酰胆碱(acetylcholine,ACh)——人类所认知的第一个神经递质(neurotransmitter)。
我们现在赋予神经递质的定义和洛伊维的试验一样简洁,即所谓神经递质,就是在神经突触信号传递中是担当“信使”的一组特定化学物质(2),它本身仅具有抑制和兴奋作用,但是考虑到效应机制(受体和靶器官)的差异,最终展现的宏观效果大相径庭(3)。
这篇文章接下来可不想纠结于向读者介绍复杂且混乱的神经递质分类,而是选出神经递质中著名之二三,供大家近距离观察。
我们就从人类所认知的第一个神经递质——乙酰胆碱来说起吧!
乙酰胆碱:等等,让我想一下
作为最常见的神经递质之一,乙酰胆碱通过和特定受体结合来发挥作用(其他神经递质亦如此),这些特定受体被称为胆碱能受体,它们在哪里分布最广泛呢?——脑内某些负责认知、学习和记忆的区域!
借助功能磁共振(fMRI),我们发现,只要人一思考,胆碱能受体区域将显示出高活性,局部乙酰胆碱浓度将迅速升高(4),另一方面,在丧失了思考能力的人,比如老年痴呆患者,脑内同区域的乙酰胆碱就十分稀少(5)。以上表明,思考能力和乙酰胆碱直接可能存在着关联性。市面上宣称含胆碱添加的食品 / 保健品能促进认知、改善记忆,大致就是借着这一真实的论据,但是有必要提醒读者的是,在科学研究上,相关性并不一定指向因果关系,有必要仔细分辨。
多巴胺:如果觉得快乐你就拍拍手
在脑内,多巴胺和乙酰胆碱的作用正好相反,相比乙酰胆碱的沉稳风格,多巴胺则是典型的“活跃”分子。
1957 年,多巴胺被发现天然地存在于脑内,随后 1 年就被学者们搞清楚了它的作用机制,并最终被认定是人体内重要的神经递质之一。这一“神经系统内多巴胺的信号传送机制”促成阿尔维德·卡尔森(Arvid Carlsson)获得了另一项诺贝尔生理学或医学奖。
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多巴胺负责使人开心或兴奋,同时也是脑“奖赏系统”的直接控制者,因而在“上瘾”现象中,它“功”不可没。当脑内多巴胺浓度降低,中枢兴奋减弱,人的反应性就会降低,情绪也会表现为低落;相反,多巴胺的浓度升高会如何呢?兴高采烈手舞足蹈快感连连欲罢不能,现在已明确的是,注意力缺陷多动障碍综合征或者精神分裂症患者脑内的多巴胺浓度也很高(5,6),而吸毒也会引起脑内多巴胺浓度狂飙,瘾君子沉陷其中,戒也戒不掉。
内啡肽:一点都不疼
内啡肽( endorphin)就是“体内的吗啡”(endogenous morphine),当然实际上它不过是一种类吗啡生物化学合成物,也可以和吗啡受体结合,从而发挥效用——止痛、镇静、轻微的快感(7)。
一定程度上,内啡肽和多巴胺有不少共通的效应,但是两者的起源不同。多巴胺因高兴而生,是人体对自己的奖赏,而内啡肽而是雨后彩虹,因为痛苦,所以需要安慰。举个例子而言,人人都爱巧克力,因为它“好吃”?并不尽然,以为它口感良好的同时尚能激发多巴胺的释放,使人欲罢不能;但是如果用多巴胺来解释有人喜欢吃辣就不太对了。“辣味”本质上是一种痛感(8),它会激发内啡肽的释放,镇痛的同时附带一些“副作用”:辣好爽!所以说,嗜辣和爱巧克力的根本是两种人,前者仿若从苦难中升华,后者则是坠入温柔乡难以自拔。
血清素:不多不少刚刚好
血清素(serotonin)因首先在血清中被发现而得名,后来人们发现,它就是大脑中存在的 5- 羟色胺(5-HT)。5- 羟色胺是一种具有稳定作用的神经递质,对平稳人的情绪很是重要。
抑郁症患者通常会使用一类被称为选择性 5- 羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs)的药物,它是如何发挥抗抑郁作用的呢?——原来它可以阻止 5- 羟色胺(是一种神经递质)被神经元重新吸收,从而恢复 5- 羟色胺的浓度,这其实是抑郁症的核心——在抑郁症患者,脑内的 5- 羟色胺处于低浓度状态,恢复其浓度则可改善人情绪的低落状态(9)。
但是过多的 5- 羟色胺也不是好事情。如果过量服用 SSRI 会如何?并不是兴奋过度乃至于躁狂发作(10),反而类似于思维不集中、淡漠之类的症状,和抑郁症的外在表现有相似性,这被称为5- 羟色胺综合征(也叫血清素综合征),其极端后果可能是“自杀”(11),改善抑郁症的药物终究受到抑郁症的诅咒,所以我们说,不能少也不能多,正好才刚刚好。
肾上腺素:安全第一!
可能是普通人最熟悉的神经递质了吧!?我们都知道,人在危机状况下,会爆发出惊人的能力(12),其实这背后正是肾上腺素在起作用。在英语中,有一个俚语被称为 adrenaline junkie,指代的正就是“玩心跳的家伙”,看来肾上腺素导致心跳加快,似乎是所有人都普遍知道的现实。
肾上腺素还有一个好兄弟叫去甲肾上腺素,两者在大功能上并不容易区分,核心差异却还是存在,主要是两者对血压的影响不太一样,后者可以更为强烈地引起外周血管收缩,从而升高血压,临床上,我们常常用它(而不是肾上腺素)来作升压药。
事实上,人们发现的神经递质远远不止以上几种,比如还有γ- 氨基丁酸(GABA)、谷氨酸、神经肽、P 物质等等,有些我们已经搞明白了所以然,而另一些则依然还不甚明了,过去的经验表明,神经递质及其作用机制研究已成为显学,这些不起眼的小分子物质中到底隐藏着什么样的生理机制,很值得我们去研究和探索。
写于午夜成都。
参考文献
- Raju. The Nobel Chronicles. 1936: Henry Hallett Dale (1875-1968) and Otto Loewi (1873-1961). Lancet. 353 (9150): 416.
- 生理学,人民卫生出版社,第八版,姚泰(主编),2003
- Do You Know What a Neurotransmitter Is?
- Crow J & Grove-White G. "An Analysis of the Learning Deficit Following Hyoscine Administration in Man. British Journal of Pharmacology. 49 (2): 322–327.
- Wu J, Xiao H, Sun H et al.. Role of Dopamine Receptors in ADHD: a Systematic Meta-Analysis. Molecular Neurobiology. 45 (3): 605–20.
- van Os J & Kapur S. Schizophrenia. Lancet. 374 (9690): 635–45.
- Stefano B, Ptáček R, Kuželová H et al.. Endogenous Morphine: Up-to-Date Review 2011. Folia Biol. (Praha). 58 (2): 49–56.
- 觉得辣,其实是因为太痛了
- Fountoulakis N & Möller J). "Efficacy of Antidepressants: a Re-Analysis and Re-Interpretation of the Kirsch Data. The International Journal of Neuropsychopharmacology. 14 (3): 1–8.
- 目前主流观点认为,SSRI 导致抗抑郁药相关躁狂的可能性并不太高。
- Isbister K, Bowe J, Dawson A et al.. Relative Toxicity of Selective Serotonin Reuptake Inhibitors (SSRIs) in Overdose. Journal of Toxicology. Clinical Toxicology. 42 (3): 277–85.
- When Fear Makes Us Superhuman