2011年4月，羅伯特·弗羅姆克和他的團隊透過單次激素注射，對處女小鼠的大腦進行了重新程式設計。
在治療之前，雌性小鼠對幼崽的哭聲大多無動於衷，甚至還已知會踐踏它們。但在注射催產素後，小鼠開始表現得更像母親，用嘴叼起嗚咽的幼崽。弗羅姆克是紐約大學朗格尼醫學中心的一位神經科學家，他正在監測這些動物的大腦，以找出原因。
起初，當小鼠聽到幼崽的哭聲時，它們的大腦顯示出不規則的神經衝動。然後，隨著催產素開始起作用，訊號演變成更像母性大腦的有序模式。這項研究以非同尋常的細節展示了激素如何改變神經元的行為。“催產素正在幫助改造大腦，使其對幼崽的叫聲做出反應，”弗羅姆克說。
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自 20 世紀 70 年代以來，催產素就引起了神經科學家的濃厚興趣，當時的研究開始表明，它可以驅動多種物種的母性行為和社會依戀。它參與了一系列社會行為，包括田鼠的一夫一妻制、綿羊的母嬰結合，甚至人類之間的信任，這為它贏得了“擁抱激素”的美譽。“人們只是斷定它是一種結合分子，一種擁抱激素，這是大眾媒體普遍存在的觀點，”亞特蘭大埃默裡大學的神經科學家拉里·揚說，他自 20 世紀 90 年代以來一直在研究這種分子。
這種觀點導致一些臨床醫生嘗試將催產素作為治療精神疾病（如自閉症譜系障礙）的方法。但早期的試驗結果喜憂參半，科學家們現在正在尋求更深入地瞭解催產素及其在大腦中的作用機制。弗羅姆克等研究人員正在表明，這種激素以一種可以增強社會相關輸入（如求救訊號或可能的面部表情）的方式促進神經元訊號。臨床研究人員正在啟動一波更大規模的試驗，以測試催產素是否可以幫助治療某些型別的自閉症。
這項工作正在促成對這種激素及其對行為的複雜影響的更精細的看法——這需要多種專業知識來完善。“催產素領域已經成熟到足以吸引來自傳統上獨立的領域的研究人員，從而推動這一領域向前發展，”揚說。
分娩加速器
催產素的故事可以追溯到 20 世紀初，當時生物化學家發現，來自垂體後葉的一種物質可以促進分娩收縮和泌乳。當科學家後來發現負責這種激素時，他們以希臘語中“快速分娩”的短語將其命名為催產素。催產素主要由大腦的下丘腦產生；在 20 世紀 70 年代，研究表明，產生催產素的神經元向整個大腦傳送訊號，表明這種激素在調節行為方面起著作用。
在 1979 年的一項里程碑式研究中，北卡羅來納大學教堂山分校的科特·彼得森和阿瑟·普朗格表明，給處女大鼠注射催產素可以引發母性行為：這些動物會築巢、舔或蜷伏在不熟悉的幼崽身上，甚至將迷路的幼崽送回巢穴。研究人員繼續表明，草原田鼠 (Microtus ochrogaster) 大腦中的催產素訊號傳導有助於這些動物形成終生配對關係——這在哺乳動物中是罕見的。2012 年，研究人員甚至在微小的線蟲秀麗隱杆線蟲中發現了一種催產素，它有助於動物尋找和識別配偶。
“這是一個非常古老的分子，”印第安納大學布盧明頓分校的神經科學家蘇·卡特說，她的實驗室率先進行了許多早期關於田鼠催產素的研究。“在現代動物的進化過程中，它已被反覆用於多種用途，幾乎每個試圖研究催產素對任何類似社會行為的影響的人都發現了一些東西。”
在哺乳動物中，仍然存在許多謎團。催產素很難在大腦中可靠地測量，因此很難確切知道它通常在何時何地釋放多少；科學家也不確切瞭解它如何改變行為。“我們需要開始思考的是催產素在大腦中發揮的更基本的作用，”揚說。神經科學中越來越傾向於描述對大腦運作至關重要的迴路，這加強了找出答案的決心。“這就是理解大腦如何調節行為的關鍵層面，”美國國立精神衛生研究院院長托馬斯·因塞爾說，他曾在田鼠身上研究過催產素。
在朗格尼，弗羅姆克專注於幼崽哭聲的母性反應背後的迴路——這種行為有助於雌性找回無助的新生兒，這些新生兒在母親移動巢穴時可能會迷路。他專注於左側聽覺皮層，這是一個被認為與檢測幼崽的超聲波哭聲有關的大腦區域。
弗羅姆克四月份發表的研究表明，催產素暫時抑制了抑制性神經元——那些抑制神經活動的神經元——這使得興奮性細胞能夠更強烈、更可靠地做出反應。“我們的假設是，處女大腦是一層抑制層，將幼崽的叫聲與催產素配對可以讓網路重新配置，”弗羅姆克說。這種激素可能用於放大傳入訊號，並使其被識別為行為上重要的訊號。（至少有可能，他說，這種相同的機制可以解釋為什麼一些人類母親覺得自己對嬰兒的哭聲特別敏感。）
“這項研究是該領域的一個高水位標記，將不同的層面整合在一起：一種強大的行為、一個大腦區域以及它的細胞基礎，”同樣在朗格尼的神經科學家理查德·錢說。錢一直在詳細研究催產素對神經元迴路的作用，方法是檢查海馬體的切片，海馬體是一個與學習和記憶有關的區域。在 2013 年對大鼠的一項研究中，錢的團隊發現，催產素選擇性地作用於一種稱為抑制性中間神經元的細胞，以抑制神經元迴路內的背景雜音。“催產素改善了訊號傳輸，幾乎使資訊流經系統的能力提高了一倍，”錢說。實際上，它產生了更多的訊號和更少的噪聲。
弗羅姆克和錢的工作符合一個更廣泛的理論：催產素幫助社會互動和識別的一種方式是增強大腦對社會相關視覺、聲音或其他刺激的反應。揚已經表明，這種激素可以幫助小鼠識別並注意其他小鼠的氣味；其他人發現它可以提高人們識別面孔的能力。
這種激素並非單獨起作用。2013 年，加利福尼亞州斯坦福大學的神經科學家羅伯特·馬倫卡和他的同事表明，催產素與神經遞質血清素協同作用，以降低伏隔核（一個與獎勵有關的大腦區域）中神經元的興奮性。這個過程似乎支援了小鼠回到它們與其他動物進行獎勵性社會互動的環境的偏好。“催產素是一個系統的一部分，”卡特說，“它不是唯一重要的分子，但它在某種程度上對大量其他系統具有調節作用。”
信任問題
基礎研究的快速發展伴隨著臨床興趣的蓬勃發展。催產素自 20 世紀 50 年代以來一直用於加速分娩，因此許多研究人員認為在實驗中使用它是相對安全的。
大約十年前，心理學研究開始表明，透過鼻腔噴霧劑輸送的單劑量催產素可以促進健康成人的各種社會行為。與接受安慰劑治療的玩家相比，在玩投資遊戲之前吸入催產素的人更願意將他們的錢委託給陌生人。一劑這種激素還增加了人們凝視面部眼睛區域的時間，並提高了他們從細微表情中推斷他人情緒狀態的能力。
催產素是社會認知中心的想法使其成為治療精神疾病（尤其是自閉症譜系障礙）的有吸引力的候選藥物。患有這種疾病的人通常在社會互動和溝通方面存在問題，可能無法適當地處理社會刺激——科學家們推測，催產素可能會逆轉某些症狀。從 2010 年開始，出現的結果似乎支援了這一理論：研究人員發現，單次吸入催產素可以暫時改善自閉症譜系障礙患者的同理心和社會合作能力。
“人們非常興奮，”臨床神經科學家埃夫多基亞·阿納格諾斯圖回憶說，她共同指導加拿大多倫多荷蘭布洛爾維尤兒童康復醫院的自閉症研究中心。但阿納格諾斯圖說，當研究人員急於測試催產素作為精神藥物時，跳過了一些初步步驟。“老實說，如果我們做得正確，我們就不會以我們現在的方式去做。它有點太快了，”她說。由於催產素在幾十年前就通過了藥物開發的早期標準步驟，因此一些研究人員沒有系統地測試一系列劑量，以檢視它們是否具有不同的心理影響。
許多早期關於自閉症催產素的研究都受到限制，因為它們只評估了單劑量，參與者相對較少，而後來進行的更多劑量實驗未能顯示出同樣的希望。2010 年，澳大利亞悉尼大學的臨床心理學家亞當·瓜斯特拉研究了 16 名患有自閉症譜系障礙的男性青少年，發現單劑量催產素可以提高他們透過觀察他人眼睛來判斷他人情緒的能力。但是，當他嘗試每天兩次服用這種激素兩個月時，他發現社會互動或社會認知方面沒有顯著改善。“到目前為止的研究確實表明，隨著時間的推移，催產素在改善精神疾病方面的益處有限，”他說。瓜斯特拉說，要弄清催產素複雜的神經學效應需要時間。“如果我們想要一個簡單的答案，我們就不會得到它。”
一切都在細節中
到目前為止，很少有研究明確地將自閉症與催產素訊號傳導問題聯絡起來。一些最清晰的證據於二月份出現，來自加利福尼亞大學洛杉磯分校的神經遺傳學家丹尼爾·格施溫德領導的團隊。該小組表明，缺少功能性Cntnap2基因（該基因與一小部分人類自閉症病例有關）的小鼠，其下丘腦中含有催產素的神經元較少，並且與其他小鼠的社互動動也少於對照組小鼠。在每天接受兩週劑量的催產素後，這些小鼠再次表現正常。“在此之前，沒有證據表明存在與催產素缺陷有關的自閉症亞型，”格施溫德說。
他的研究指向了一種更具針對性的臨床方法。“自閉症具有高度異質性，但如果你能找到一部分個體——那些有催產素訊號傳導缺陷的人——他們可能是催產素治療的最佳候選者，”斯坦福大學的行為神經科學家凱倫·帕克說。
目前正在進行少量大規模臨床試驗，以測試催產素和基於催產素的療法治療自閉症譜系障礙，並確定哪些人可能受益。北卡羅來納大學的兒童精神病學家林瑪麗·西基克正在領導這些試驗中規模最大的一項。西基克計劃招募 300 名年齡在 3 歲至 17 歲之間的自閉症譜系障礙患者，讓他們接受 6 個月的催產素或安慰劑治療，然後再進行 6 個月的所有人都將接受催產素治療。
與之前的研究不同，該試驗將包括具有廣泛症狀的人——其主要目標之一是揭示影響人們是否以及在多大程度上對催產素做出反應的一系列因素。西基克將分析認知和社會功能的許多指標，並採集血液樣本以尋找與反應相關的生物標誌物——如催產素水平及其結合的受體。“林一直在努力創造條件，使你可以在這些條件下研究催產素的潛在有益作用，並真正做到正確，”卡特說。
但卡特和其他科學家對醫生和自閉症譜系障礙兒童的父母的報告感到擔憂，他們說他們已經在標籤外使用催產素——在它經過徹底測試之前。“我們還不瞭解這種激素是如何起作用的，也沒有足夠的資訊瞭解重複給藥時會發生什麼，”卡特說。“這不是人們應該自行管理或玩弄的分子。”
一些工作指出了催產素潛在的陰暗面。卡特的團隊發現，給幼年草原田鼠單次低劑量的這種激素可以改善它們成年後的配對結合，但較高劑量會干擾這種行為——可能是因為催產素開始啟用其他受體。人類研究表明，在某些情況下，吸入少量催產素會導致人們在捍衛自己免受外來者或競爭對手侵害時更具攻擊性。在患有稱為邊緣型人格障礙的精神疾病患者中，已發現單劑量催產素會阻礙信任和合作。
揚說，催產素領域將受益於基礎研究人員和臨床研究人員之間更密切的合作。如果基礎科學家能夠弄清楚催產素如何幫助大腦處理社會刺激，那麼這可能有助於設計刺激——以行為療法的形式——可以與激素一起給予以改變行為，就像催產素和幼崽的叫聲一起影響處女小鼠一樣。“我認為未來這兩個分支需要進行更多的溝通，”揚說。
但研究人員說，早在很久以前，催產素就可以進行品牌重塑。“它不會誘發愛；它不會誘發大量的信任，”瓜斯特拉說。“我們讓自己陷入的問題是，我們試圖尋找一個簡單的答案：催產素在患者群體中起作用或不起作用，或者它增強或不增強某種社會過程。”
但生命科學很少有這麼簡單的。“已知催產素以不同的方式影響迴路，而且它不會以相同的方式影響每個人，”瓜斯特拉說。“我們在這裡研究的生物學型別非常複雜。”
本文經許可轉載，並於 首次發表 於 2015 年 6 月 24 日。