科學(xué)發(fā)現(xiàn)：大腦為什么會酸痛？

人腦的酸性時刻在發(fā)生變化，原因之一是大腦在分解糖分產(chǎn)生能量時，會生成二氧化碳。不過，由于健康的大腦內(nèi)還存在排出二氧化碳的其他活動——如呼吸過程等，大腦的酸堿性總體來說呈中性。也正因如此，大腦酸性的快速波動常常被人忽視。
然而，越來越多實驗證據(jù)表明，對一部分人來說，這種酸性的微小變化和恐慌癥及其他精神疾病相關(guān)。最近的一些發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步確認(rèn)了兩者之間的聯(lián)系，而且認(rèn)為大腦酸性與精神分裂癥和雙相情感障礙（bipolar disorder）也有關(guān)。


圖片來源：Pixabay
早期研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些線索，科學(xué)家曾測量過許多死者大腦的pH值（衡量酸堿度的指標(biāo)），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，生前患有精神分裂癥和雙相情感障礙的人，大腦pH值更低（酸性更強）。
空氣中的二氧化碳可以和人體內(nèi)的水分結(jié)合，生成碳酸，過去幾十年間的多個研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)暴露于二氧化碳濃度偏高的環(huán)境中時，恐慌癥患者比健康人更容易經(jīng)歷恐慌發(fā)作。人在持續(xù)使用大腦時，需要消耗大量能量，在這個過程中會產(chǎn)生和消耗大量乳酸。有一些研究就發(fā)現(xiàn)，恐慌癥患者大腦內(nèi)的乳酸含量比健康人偏高。
可是研究人員無法判斷，大腦酸性升高是由于患有精神疾病，還是其他因素（例如，患者在去世前服用的抗精神病藥物，或臨死亡前的身體狀態(tài)）導(dǎo)致的。美國馬里蘭大學(xué)的教授、心理醫(yī)生威廉·雷吉諾德（William Regenold）解釋說：“假如一個人的死亡過程較慢，那么人體處于缺氧狀態(tài)的時間會很長，這會影響到體內(nèi)的新陳代謝?！?雷吉諾德說，這種情況下，身體和大腦更加依賴無氧方式產(chǎn)生能量，導(dǎo)致乳酸水平升高，大腦pH值降低。
受這些問題啟發(fā)，日本藤田保健衛(wèi)生大學(xué)（Fujita Health University）的神經(jīng)科學(xué)家宮川剛（Tsuyoshi Miyakawa）和同事仔細(xì)檢查了10個已有的關(guān)于死亡大腦的數(shù)據(jù)集，其中包括了400名精神分裂癥或雙相情感障礙患者的數(shù)據(jù)。他們想驗證一下，大腦酸性和精神疾病之間到底有沒有關(guān)系。


圖片來源：Pixabay
研究人員首先控制并排除了一些可能干擾結(jié)果的因素，如用藥史、壽命等。結(jié)果和猜測的一樣，對大腦pH值的分析顯示，與健康人相比，患有精神分裂癥或雙相情感障礙的人，大腦pH值明顯更低。此外，他們還進(jìn)一步檢查了5組小鼠模型（經(jīng)過基因改造后，產(chǎn)生相同精神疾病癥狀的小鼠），并得到了類似的結(jié)論：與健康的對照組小鼠相比，20多只沒有用藥的患病鼠大腦pH值更低，且乳酸水平也偏高。
而且，由于所有小鼠都是以同樣的步驟接受了安樂死，這說明pH值的差異并不是由死亡過程長短導(dǎo)致的。
相關(guān)研究成果發(fā)表在近期的《神經(jīng)心理藥學(xué)》（Neuropsychopharmacology）雜志上。宮川認(rèn)為，新研究有力地證實了大腦酸性和神經(jīng)疾病之間的確存在關(guān)聯(lián)。雷吉諾德（未參與該研究）也對這種看法表示認(rèn)同，他說：“因為該結(jié)論是分析了所有數(shù)據(jù)集后得出的，這也再次證明了大腦酸性和神經(jīng)疾病之間存在聯(lián)系。我認(rèn)為該研究具有創(chuàng)新性的一點是，他們單獨關(guān)注了pH值這一因素，并認(rèn)為它和神經(jīng)疾病有直接關(guān)聯(lián)，而沒有糾結(jié)于pH值降低的原因?！?br> 不過，艾奧瓦大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家約翰·韋米（John Wemmie）認(rèn)為，盡管這項分析死者大腦的研究很有意思，但并不一定能說明活體大腦pH值變化與精神疾病有關(guān)。對雙相情感障礙、精神分裂癥、恐慌癥患者進(jìn)行實時腦成像研究，能為酸性假說提供更直接的證據(jù)。利用能檢測組織中生物化學(xué)變化的磁共振光譜儀，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述患者大腦中的乳酸含量更高。
雖然研究人員越來越意識到，大腦酸性或許是精神分裂癥和雙相情感障礙的重要特征，但尚未搞清它們之間的因果關(guān)系。按宮川的說法，一種可能是這些患者腦內(nèi)過多的神經(jīng)活動導(dǎo)致酸性增加。另一種流行的解釋則認(rèn)為，酸性增加是“細(xì)胞發(fā)電站”——線粒體受損的結(jié)果，雷吉諾德說。當(dāng)然這兩種解釋可能都是正確的。
宮川說，下一個難題是搞清楚大腦中的低pH值，是否會導(dǎo)致與精神疾病相關(guān)的認(rèn)知變化和行為變化。一些證據(jù)似乎表明，答案是肯定的。
韋米說：“我們知道（被酸激活的）受體可以影響動物的行為，所以很可能人們一直忽視了大腦在清醒狀態(tài)時的pH值變化?！?br> 撰文：黛安娜·權(quán)（Diana Kwon）
翻譯：馬驍驍
文章來源：環(huán)球科學(xué)


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動詳情
?