孤獨感可被關閉？科學家找到相應大腦神經迴路，原理與飢餓感類似

孤獨是一種普遍現象。如果在街頭問人們，「你們知道孤獨是一種什麼樣的感覺嗎？」可能 99% 甚至 100% 的人都會說，知道。

但再往下細究，當你感到孤獨時，你對社交的渴望是不是就像飢餓的人看到食物一樣？能在你的大腦神經迴路中檢測並量化這種 「飢餓感」 嗎？

實際上，我們對於孤獨的認識，既熟悉，又陌生。它是一種神經學概念，貌似有理可循；但大家都不知道怎麼來檢測這種現象，並將之定位到特定的細胞上。

凱 · 泰伊（Kay Tye）是美國索爾克生物科學研究所（Salk Institute of Biological Sciences）的神經科學家，這正是她的研究團隊在做的事情。

近年來，大量科學文獻認為孤獨與抑鬱、焦慮、酗酒和藥物濫用有關，甚至有越來越多的流行病學研究表明，孤獨會讓你更容易生病：它會促進長期釋放荷爾蒙，從而抑制正常的免疫功能。孤獨引起的生化變化會加速癌症的擴散，加快心臟病和阿爾茨海默病的發作，甚至直接耗盡我們繼續活下去的意志。

如果可以檢測和測量孤獨，我們就可以識別出那些有風險的人，並為新的幹預措施做好準備。

許多人警告說，未來幾個月，我們可能會看到新冠病毒對心理健康的影響遍及全球。精神病學家已經開始擔心，美國自殺率和藥物過量不斷上升可能是由社交隔離以及焦慮和慢性壓力造成的。泰伊說道：「人人很快會意識到，社交隔離對其他心理健康也有影響。我認為這對心理健康的影響是非常強烈和十分直接的。」

然而，量化甚至定義孤獨是一個很大的挑戰。事實上，由於太具挑戰性，神經學家們一直迴避這個話題。

從本質上來說，孤獨是主觀的。一個人獨處一天，安靜沉思的同時也能感到精力充沛；身處大城市的中心被一群人包圍，或者即使有親朋好友的陪伴，也有可能會沉浸在內心孤獨的痛苦之中；與另一個城市的親人打視頻電話，可能會感覺聯繫更緊密了，也可能會感覺比打電話前還要孤獨。

這種對孤獨的認識是相當模糊的。直到 2016 年，泰伊發表了第一篇有關孤獨的神經學原理的科研論文。在此之前，她在心理學文獻中搜索與這個主題相關的其他論文時，發現包含 「細胞」「神經元」 或「大腦」等詞的論文數量為零。

儘管長期以來，哲學、文學和藝術領域一些佼佼者深陷孤獨中，但神經學家一直認為，孤獨如何在人腦中運作的問題，無法用數據驅動型實驗來解答。因為他們都沒想清楚，如何量化這種體驗？以及從大腦的哪個部分入手來找到這種主觀感受帶來的變化？

圖｜索爾克生物科學研究所的神經科學家凱 · 泰伊 （來源：MIT TR）

泰伊希望通過建立一個全新的領域來改變這一現狀：該領域旨在分析和理解我們的感官知覺、過往經歷、遺傳素質和生活狀況是如何與外界環境相聯繫的，從而產生一種具體可測量的生物狀態，即孤獨。她想要確認這個看似不可言喻的經歷在大腦中被激活時是什麼樣子的。

如果泰伊成功了，這可能會催生一種新工具，用於識別和檢測那些因孤獨而病情加重的人，同時有更好的方法應對這場由新冠病毒引發的緊急公共衛生危機。

尋找孤獨神經元

泰伊的研究對象是嚙齒類動物大腦中特定的神經元群，這些神經元似乎與社交互動需求有關。為了精確定位 「孤獨」 神經元，泰伊藉助了她在史丹福大學卡爾 · 戴瑟羅斯實驗室做博士後時開發的一項技術。

戴瑟羅斯是光遺傳學的先驅，光遺傳學是一項將基因工程的光敏蛋白植入腦細胞的技術；然後，研究人員只需通過光纖把光照在神經元上，就可以打開或關閉單個神經元。這項技術需要向大腦中注射蛋白質，還需要將光纖穿過頭骨，直接植入大腦，由於侵入性太強，目前不能用於人體，但研究人員可以在活動自如的齧齒動物體內調節神經元，然後觀察它們的行為。

於是，泰伊開始在齧齒動物身上展開研究。她發現，激活一個神經元，然後監測對該神經元發出的信號做出反應的大腦其他部分，就可以追蹤出協同工作、執行特定功能的細胞離散電路。泰伊仔細追蹤了杏仁核的外部聯繫，杏仁核是一組杏仁狀的神經元，是齧齒動物和人類釋放恐懼和焦慮的部位。她還正試圖在大腦的神經迴路中檢測和量化孤獨感。

科學家們早就知道，刺激整個杏仁核會讓動物因恐懼而蜷縮。但是，通過研究杏仁核內外部錯綜複雜的聯繫，泰伊證明了大腦的 「恐懼迴路」 傳遞的感官刺激千差萬別，比之前認為的更細微。事實上，勇氣也因此得到了調節。

2012 年，泰伊在麻省理工學院的皮考爾學習與記憶研究所（Picower Institute for Learning and Memory）建立了自己的實驗室，當時她正在研究杏仁核與前額皮層（被稱為大腦執行機構）以及海馬體（負責情景記憶）之間的神經連接。其目標是構建大腦迴路路線圖，這是我們理解世界，讓我們的即時體驗變得有意義，並對不同情況做出反應的手段。

圖 | DRN 神經元顯示在多巴胺系統和下遊迴路中。（來源：MIT TR）

泰伊開始研究孤獨，多半是出於偶然。在物色新的博士後的過程中，泰伊偶然發現了吉莉安 · 馬修斯（Gillian Matthews）的成果。她是倫敦帝國理工學院的一名研究生，在一次實驗中，她把老鼠分開研究時有了一項意外發現：隔離似乎改變了一種叫做 DRN 神經元的腦細胞，從而推測這種腦細胞可能與孤獨感有關。

泰伊立馬看到了這種可能性，社交隔離的跡象可以追溯到大腦的某個特定部位。她回憶道：「天哪——這太不可思議了！」儘管做過很多神經元研究，但泰伊以前從未遇到過與社交隔離有關的神經元研究。

泰伊意識到，如果她和馬修斯能構建一個孤獨感的迴路圖，她們就能在實驗室裡準確回答她想探索的那些問題：大腦是如何賦予孤獨意義的？換句話說，獨來獨往的客觀體驗是如何以及何時變成感到孤獨的主觀體驗的？第一步是要弄清楚 DRN 神經元在這種心理狀態中發揮的作用。

泰伊和馬修斯注意到的第一件事就是，當她們刺激這些神經元時，這些老鼠想要與其他老鼠有社交互動的可能性要更大。她們在後面一個實驗中發現，老鼠在有選擇餘地的情況下，會主動避開籠子那一塊，因為一進入籠子就會激活 DRN 神經元。這表明，它們渴望社交互動更多是出於避免痛苦的想法，而不是為了獲得快樂——一種類似於孤獨 「厭惡」 的體驗。

在後續實驗中，研究人員將一些老鼠單獨囚禁 24 小時，然後再把它們放回群體中。正如所預料的那樣，這些老鼠會找其他同類，而且花了很多時間與其他老鼠互動，就好像它們之前感到很「孤獨」。然後，泰伊和馬修斯又把之前那些老鼠隔離開來，等它們單獨生活一段時間後，利用光遺傳學方法讓它們的 DRN 神經元安靜下來。這一次，這些老鼠不再想要社交，就好像它們的大腦並沒有感知到社交隔離一樣。

科學家們早就知道，大腦裡有一種類似於汽車燃油表的生物系統——一種複雜的穩態系統，可以讓灰質追蹤我們的基本生理需求狀態，如食物、水和睡眠。該系統是為了讓我們做出旨在維持或恢復自然平衡狀態的行為。

泰伊和馬修斯似乎找到了一種類似於調節齧齒動物基本社交需求的穩態調節器，因此，下一個問題就是：這些發現對人們意味著什麼？

渴望微笑

為了回答這個問題，泰伊與麗貝卡 • 薩克斯（Rebecca Saxe）實驗室的研究人員展開合作。薩克斯是麻省理工學院的認知神經學教授，專攻人類社會認知和情感研究。

人體實驗的設計要困難得多，因為不能選用光遺傳學所需的腦外科手術。但是，可以讓孤獨的人看到友善的人提供社交暗示（比如微笑）的照片，然後用磁共振功能成像監測和記錄流向大腦不同部位的血量變化。而且，由於之前的實驗，科學家們非常清楚要觀察大腦中的哪個區域——類似於馬修斯和泰伊在老鼠身上研究的那個區域。

去年，一直在薩克斯實驗室監督這項研究的博士後利維婭 • 託莫娃（Livia Tomova）招募了 40 名志願者，這些志願者自認為擁有龐大的社交網絡，很少感到孤獨。託莫娃把實驗對象關在實驗室的一個房間裡，在 10 小時內禁止他們和人接觸。為了形成對比，託莫娃要求這些志願者再參加一個 10 小時的實驗，有大量社交，但沒有食物。

圖 | 託莫娃使用磁共振功能成像掃描儀來測量禁食和隔離一段時間後，大腦對食物和社交互動的反應。右側的掃描顯示了與獎勵相關的中腦活動。（來源：MIT TR）

實驗結束時，研究對象需要爬進磁共振功能成像掃描儀，觀看不同的圖像：一些是提供非語言社交提示的圖片，另一些是食物的圖片。

與泰伊和馬修斯不同，託莫娃無法定向追蹤單個神經元，但她可以在掃描的更大範圍內追蹤血流量的變化，即體素；每個體素可以顯示出數千個神經元離散群體的活動變化。託莫娃重點研究了中腦的一些區域，眾所周知，這些區域富含與生成和加工神經遞質多巴胺有關的神經元。

其他實驗已經證明，大腦中的這些區域與 「想要」 或「渴望」某種東西的感覺有關。當一個人在飢餓時看到食物的圖像，或者上癮時看到與毒品相關的圖像，這些區域就會發光。那麼，給孤獨的人看微笑的圖片，也會發生同樣的現象嗎？

答案很明顯：在經歷社交隔離後，實驗對象看到有社交提示的圖片時，他們的大腦掃描顯示，中腦要活躍得多。當實驗對象感到飢餓但沒有被社交隔離時，他們對食物圖像的反應同樣也很強烈，但對社交提示的圖片則反應不大。

託莫娃說：「無論是出於對社交的渴望，還是對食物等其他事物的渴望，表現出來的方式都非常相似。」

大流行病實驗

了解大腦是如何產生社交需求的，可能會幫助我們更加深入了解社交隔離在某些疾病中扮演的角色。

例如，客觀測量大腦中的孤獨感，而不是詢問人們的感受，就可以闡明抑鬱症和孤獨之間的關係。哪個才是因——是抑鬱導致孤獨，還是孤獨導致抑鬱？在適當的時機進行社會幹預是否有助於治療抑鬱？

深入研究大腦中的孤獨迴路，可能也會為研究上癮提供一些線索，而孤立的動物更容易上癮。這一跡象在即將發育的動物身上表現尤為明顯，它們似乎比年齡更大或更小的動物更容易受到社交隔離的影響。16-24 歲的人最容易感到孤獨，這也是許多心理健康障礙開始顯現的年齡。這兩者之間有聯繫嗎？

但是，當前最明顯的需要可能是應對新冠病毒大流行造成的社交隔離。一些網絡調查報告稱，自大流行病開始以來，從整體來說，孤獨人數並沒有增加，但那些最容易出現心理健康問題的人呢？他們被隔離時，哪種程度的隔離會開始危及他們的心理和生理健康呢？可以採取什麼樣的幹預措施來保護他們免受這種風險呢？一旦可以測量孤獨，就可以弄清楚這些問題，從而設計更有針對性的幹預措施。

託莫瓦和泰伊在她們 2020 年 3 月底發表的論文預印本中寫道：「未來研究的一個關鍵問題是，多大程度以及哪些積極的社交互動足以滿足這種基本需求，從而消除神經渴望反應。」她們提出，大流行病「強調深入了解人類社會需求和構成社會動機基礎的神經機制的必要性。目前的研究向這個方向邁出了第一步。」

用通俗易懂的科學語言來說，這標誌著一個全新研究領域的誕生——不是你經常能看到的，更不用說參與其中。

這讓泰伊很興奮，因為這些都是研究者在心理學中聽過一百萬次的概念，但卻是第一次找到可以連接到這個系統的腦細胞。一旦你找到了一個細胞，你就可以向後追蹤，向前追蹤；你可以弄清楚哪個是上運動神經元，上運動神經元在做什麼，發送了什麼信息。泰伊說，「現在可以找到整個神經迴路，知道從哪裡開始。」