意外的科學:從吵鬧的眼球到調節大腦中的資訊流

一位神經科學家揭示了向人們講述他令人驚訝的機能障礙是如何導致其他關於大腦的發現的。

幾年前,參與兩種不同高血壓藥物研究的男性很快出現了強烈的副作用,但藥物試驗並未停止。事實上,今天這兩種藥物都成為了製藥公司輝瑞和普強公司的搖錢樹。原因是:男性發現這兩種藥物的副作用是可以忍受的——事實上,是令人愉悅的。奇蹟般地,這兩種藥物都滿足了人類古老的提升男子氣概的追求。一種是偉哥,治癒了勃起功能障礙,另一種是落健,促進了禿頂男性的頭髮生長。此外,進行實驗的科學家們根本不知道這些高血壓藥物會帶來如此受歡迎的好處。

這種意外收穫是科學中最受歡迎的經歷之一。除了提供驚喜的快感之外,意外事件還表明我們已經學到了一些新東西。有時,這些知識來自最不可能的來源,這正是我所經歷的。

吵鬧眼球的案例
我關於科學天意的故事始於一種奇怪的醫學症狀:吵鬧的眼球。沒錯。我的眼睛在移動時會發出可怕的摩擦聲——一種只有我才能聽到的聲音。我很幸運地遇到了少數幾個能理解我症狀的人之一:約瑟夫·勞斯切克,喬治城大學生理學和生物物理學教授,也是世界上聽覺皮層的權威之一。他認為我的吵鬧眼球是由大腦中的神經遞質血清素觸發的。勞斯切克解釋說,他最近對患有耳鳴(一種持續的耳鳴)的人進行的大腦掃描顯示,他們大腦的特定部分——伏隔核——比正常人小。這一小撮神經細胞有助於透過另一個主要的接力中心丘腦來調節感覺資訊流向大腦皮層。

從這個意義上說,伏隔核就像水龍頭上的閥門,它可以防止過多的感覺輸入到達我們的意識。控制資訊流對於注意力和焦慮以及抑制不必要的噪音非常重要。那個滔滔不絕地講著手機,對周圍的談話毫不在意的人,就是伏隔核在起作用的一個例子。他只聽到手機裡的人在說話;他聽不到另一隻耳朵裡的聲音,因為他的伏隔核切斷了通往聽覺皮層的輸入。相比之下,患有耳鳴的人因為他們的伏隔核閥門虛弱,而無法關閉惱人的噪音。


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同樣的感官關閉功能對於睡眠也至關重要。調節伏隔核活性的血清素水平也會在睡眠-覺醒週期中波動,血清素是一種眾所周知的助眠劑。大腦的睡眠中心(中縫核)與伏隔核相連。大腦的情感中心(杏仁核)也與之相連。來自我們大腦情感中心和睡眠中心的輸入到伏隔核解釋了為什麼我們的感覺會在興奮和壓力下變得敏銳,但會被睏倦削弱。

通常,功能失調的噪音會被過濾掉。例如,如果我們說話或咀嚼時頭部發出的轟鳴聲在到達聽覺皮層之前沒有被關閉,它們會干擾聽力。對於患有耳鳴的人,醫生將來可能會開出小劑量的選擇性血清素再攝取抑制劑(SSRI)藥物——與治療抑鬱症的藥物相同——少量的血清素或膳食補充劑色氨酸,人體利用它來製造血清素。

亞硫酸鹽是罪魁禍首嗎?
去年,我為《大眾科學》撰寫了一篇關於我的吵鬧眼球和血清素的文章。之後,我開始收到來自世界各地讀者的源源不斷的電子郵件和信件,他們秘密地承認自己經歷了各種奇怪的大腦混亂。

考慮一下來自羅德島高壓氧護士瓊(姓氏保密)的這封信:“我也能聽到我的眼球,”她寫道。“然而,它不是很大的噪音,只是在我移動它們時來回的嗖嗖聲,通常在晚上睡覺前安靜的時候。我確信還有更多[這樣的身體噪音]……我們只是沒有‘注意到’!”

瓊是對的。美國國立衛生研究院的查爾斯·林姆告訴我,有些人聽到他們的眼球不僅在睡前,而是一直如此! 在這種情況下,噪音不是虛構的;它是由眼部肌肉的拉動引起的。內耳道和大腦之間的顱骨很薄,在患有這種情況的患者中,疾病或損傷會使薄薄的屏障穿孔,使內耳的半規管凸入大腦腔。頭部這個額外的孔就像第三隻耳朵,可以聽到內部聲音。

但也許從吵鬧眼球的案例中出現的最令人興奮的聯絡來自加拿大渥太華的馬丁·克朗伯格。幾個月前,我收到他的一封信:“請查詢附件,這是一篇即將在《生物科學假設》雜誌上發表的論文,”他寫道。“這篇論文在很大程度上受到了您在《大眾科學》上的文章的啟發。”克朗伯格的科學論文表明,亞硫酸鹽可能透過作用於伏隔核(位於大腦中心的一個小皮層區域)來引起耳鳴。

亞硫酸鹽用作抗氧化劑,以防止食物變褐,並用作防腐劑以殺死有害微生物。事實上,我作為一名業餘釀酒師知道,釀酒的第一步是新增亞硫酸鈉以殺死葡萄上的野生酵母,以便可以用首選菌株接種果汁。亞硫酸鹽以這種方式用於許多食品中,磺胺類藥物(磺胺類藥物)也用作抗生素。

那麼亞硫酸鹽與耳鳴和吵鬧的眼球有什麼關係呢?克朗伯格注意到,亞硫酸鹽在細菌中阻斷的酶——這是亞硫酸鹽如此強大的抗生素的原因——與幫助調節多巴胺和血清素產生的酶具有非常相似的化學特性,多巴胺和血清素都是伏隔核中重要的神經遞質。特別是,克朗伯格認為亞硫酸鹽可能會損害產生多巴胺(二羥苯丙氨酸)的酶的功能,以及合成褪黑激素和血清素所需的酶色氨酸羥化酶的功能。如果是這樣,那麼亞硫酸鹽可能會擾亂伏隔核的正常功能,並阻止它正確調節資訊流。

只有時間才能證明這種好奇的跨學科合作是否會產生任何成果,但這很棒,它讓我們可以合作和意外地進行科學研究。誰會想到我吵鬧的眼球有一天會產生如此多有趣的科學想法呢?

您是科學家嗎?您最近是否閱讀過一篇您想撰寫的同行評審論文?然後聯絡“心靈問題”編輯喬納·萊勒,他是部落格前額皮質和書籍普魯斯特是神經科學家的科學作家。他的下一本書,我們如何決定,將於 2009 年 2 月出版。

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