科學發現：大腦為什麽會酸痛？

人腦的酸性時刻在發生變化，原因之一是大腦在分解糖分產生能量時，會生成二氧化碳。不過，由於健康的大腦內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，越來越多實驗證據表明，對一部分人來說，這種酸性的微小變化和恐慌症及其他精神疾病相關。最近的一些發現進一步確認了兩者之間的聯係，而且認為大腦酸性與精神分裂症和雙相情感障礙（bipolar disorder）也有關。


圖片來源：Pixabay
早期研究已經發現了一些線索，科學家曾測量過許多死者大腦的pH值（衡量酸堿度的指標），結果發現，生前患有精神分裂症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的水分結合，生成碳酸，過去幾十年間的多個研究發現，當暴露於二氧化碳濃度偏高的環境中時，恐慌症患者比健康人更容易經曆恐慌發作。人在持續使用大腦時，需要消耗大量能量，在這個過程中會產生和消耗大量乳酸。有一些研究就發現，恐慌症患者大腦內的乳酸含量比健康人偏高。
可是研究人員無法判斷，大腦酸性升高是由於患有精神疾病，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）導致的。美國馬裏蘭大學的教授、心理醫生威廉·雷吉諾德（William Regenold）解釋說：“假如一個人的死亡過程較慢，那麽人體處於缺氧狀態的時間會很長，這會影響到體內的新陳代謝。” 雷吉諾德說，這種情況下，身體和大腦更加依賴無氧方式產生能量，導致乳酸水平升高，大腦pH值降低。
受這些問題啟發，日本藤田保健衛生大學（Fujita Health University）的神經科學家宮川剛（Tsuyoshi Miyakawa）和同事仔細檢查了10個已有的關於死亡大腦的數據集，其中包括了400名精神分裂症或雙相情感障礙患者的數據。他們想驗證一下，大腦酸性和精神疾病之間到底有沒有關係。


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研究人員首先控製並排除了一些可能幹擾結果的因素，如用藥史、壽命等。結果和猜測的一樣，對大腦pH值的分析顯示，與健康人相比，患有精神分裂症或雙相情感障礙的人，大腦pH值明顯更低。此外，他們還進一步檢查了5組小鼠模型（經過基因改造後，產生相同精神疾病症狀的小鼠），並得到了類似的結論：與健康的對照組小鼠相比，20多隻沒有用藥的患病鼠大腦pH值更低，且乳酸水平也偏高。
而且，由於所有小鼠都是以同樣的步驟接受了安樂死，這說明pH值的差異並不是由死亡過程長短導致的。
相關研究成果發表在近期的《神經心理藥學》（Neuropsychopharmacology）雜誌上。宮川認為，新研究有力地證實了大腦酸性和神經疾病之間的確存在關聯。雷吉諾德（未參與該研究）也對這種看法表示認同，他說：“因為該結論是分析了所有數據集後得出的，這也再次證明了大腦酸性和神經疾病之間存在聯係。我認為該研究具有創新性的一點是，他們單獨關注了pH值這一因素，並認為它和神經疾病有直接關聯，而沒有糾結於pH值降低的原因。”
不過，艾奧瓦大學的神經科學家約翰·韋米（John Wemmie）認為，盡管這項分析死者大腦的研究很有意思，但並不一定能說明活體大腦pH值變化與精神疾病有關。對雙相情感障礙、精神分裂症、恐慌症患者進行實時腦成像研究，能為酸性假說提供更直接的證據。利用能檢測組織中生物化學變化的磁共振光譜儀，科學家已經發現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症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係。按宮川的說法，一種可能是這些患者腦內過多的神經活動導致酸性增加。另一種流行的解釋則認為，酸性增加是“細胞發電站”——線粒體受損的結果，雷吉諾德說。當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，是否會導致與精神疾病相關的認知變化和行為變化。一些證據似乎表明，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時的pH值變化。”
撰文：黛安娜·權（Diana Kwon）
翻譯：馬驍驍
文章來源：環球科學


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