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化学信号的全过程

2021年9月25日  来源:为什么我们会上瘾:操纵人类大脑成瘾的元凶 作者:[美]迈克尔·库赫 提供人:zhaotou97......

我们要记住,正常的大脑需要经历3R过程——神经递质释放(release of neurotransmitter)、神经递质激活受体(receptor activation by neurotransmitter)和神经递质移除(removal of neurotransmitter)。当其中任何一个过程受到干扰时,就有可能发生中毒性反应或患病。尽管如此,我们最重要的是要记住,对人体有用的治疗药物也会作用于这些过程,只不过药物的益处大于害处。例如,某些抗抑郁药能阻断5—羟色胺的再吸收,从而延长了突触中5—羟色胺的作用。

成瘾性药物扰乱神经传递

现在,我们开始把这些过程联系起来,考虑成瘾性药物是如何影响大脑的。成瘾性药物可以通过无控制的模仿或阻断神经递质的方式来影响神经递质的功能,这会歪曲我们那些由大脑调节的行为,并改变我们的感觉。无控制就意味着大脑本身并不具有调节这些过程的机制。

因为,在大脑中,成瘾性药物是一种化学信号,它与神经递质类似,但在下面几个重要方面与神经递质有所不同。在亿万年的时间里,神经递质和大脑协同进化,和平共处,大脑完美地调节着神经递质。当神经递质水平较低时,大脑将合成神经递质,之后,神经递质安全地储存在囊泡中。当大脑需要这些神经递质时,它们才从特定的神经元中被释放出来。神经递质被释放并刺激受体后,通过分解、扩散或再摄取终止其功能。但另一方面,成瘾性药物被滥用进入大脑,影响了神经传递,但大脑没办法处理或终止其行为。大脑中的药物水平由药物使用者所控制,而不是由大脑中的合成酶、释放或再摄取过程所控制。药物不像神经递质那样很容易就被移除,因此药物的持续作用时间远远长于神经递质。药物诱导比神经递质产生的信号更强,而且持续时间更长。因此,这种药物能够压倒大脑自身的调节就不足为奇了。它们很像一个木马,能通过自然的过程进入大脑,但它们如果在大脑中,就会制造一场浩劫!

可卡因的作用

含多巴胺的神经元(或多巴胺能神经元)对成瘾的发生至关重要,特别是在人们使用类似可卡因这样的精神兴奋剂药物时。虽然不同的药物起效部位及效果不同,但都有可能引起多巴胺释放相同的效果。当多巴胺能神经元被激活时,会产生动作电位,电脉冲顺着轴突下行进入神经末梢,神经末梢就会释放多巴胺;然后,多巴胺在突触间隙扩散,刺激多巴胺受体,并从突触间隙通过多巴胺转运蛋白将多巴胺移除;之后,受体将多巴胺从突触空间转运到神经末梢。这是一个正常的过程。

而现在,可卡因参与了这个过程!可卡因阻止了多巴胺转运蛋白和多巴胺的摄取。由于可卡因阻断了多巴胺的移除,导致突触中多巴胺水平急剧上升,从而延长和增强了多巴胺传导的神经传递过程。大脑本身并没有可以终止可卡因活动的机制。虽然肝脏的代谢能够清除大脑和血液中的药物,但是大脑并不能吸收或分解药物,与神经传递几分之一秒的传输速度相比,肝脏的分解过程非常慢(有时需要几个小时)。因此,只要吸毒者持续使用药物,那么这种对多巴胺受体强烈和长期的刺激就会继续下去。在正常情况下,就算存在这种水平的刺激,其量也非常少,延长的、强烈的多巴胺受体刺激是成瘾过程的关键(见图4—4和图4—5)。过量的多巴胺与增加的奖赏或动机有关。

图4—4 多巴胺神经末梢与可卡因

注:此图(有一部分与图4—1重复)左侧显示了神经传递的3个步骤:(1)从囊泡向突触间隙释放多巴胺;(2)与受体相互作用;(3)通过再摄取从突触移除多巴胺。注意,在图的右侧,可卡因破坏了这3个步骤,通过锁定多巴胺转运蛋白阻碍再摄取。这会导致多巴胺对于受体的水平增高,并增加信号。大脑无法去除可卡因,因此无法控制这个问题。

图4—5 可卡因阻断多巴胺转运蛋白导致多巴胺水平急剧增加

注:可卡因阻断了多巴胺转运蛋白,导致脑内细胞外多巴胺水平急剧增加。横轴表示可卡因注射后的时间,大约在1.5小时(垂直箭头)以后;纵轴表示多巴胺在大脑纹状体区域内的水平,这个水平指的是多巴胺在可卡因注射前后的比率。数值最高的曲线表示按30毫克/千克注射可卡因,接下来分别按10毫克/千克、3毫克/千克注射可卡因;最低的曲线没有注射可卡因来作为基线水平。人们注射30毫克/千克后,多巴胺水平上升了约9倍(控制水平的900%)。这是图4—4中所表示的实验数据。这种实验的第一个实验数据,是由杰伊·贾斯蒂斯(Jay Justice)博士及其同事们完成的。

另一种扰乱正常神经传递的药物是吗啡(morphine),这是一种阿片(opioid or opiate)类药物。吗啡对大脑内的脑啡肽(enkephalins)和内啡肽(endorphins)神经递质受体产生刺激,而不会对神经递质的吸收、扩散或代谢起作用。相反,吗啡只会刺激受体。实际上,大多数药物都是通过刺激或抑制受体来起作用的。当药物使用者注射或口服吗啡,吗啡就会进入血液和大脑,刺激内啡肽和脑啡肽受体。但是,大脑无法像处理内啡肽或脑啡肽那样移除或终止吗啡的作用(由肽酶扩散和分解吗啡)。吗啡在体内代谢,但与自然的神经传递相比,代谢过程非常缓慢,所以药物极大地扰乱了神经传递的时间。吗啡(和其他阿片类药物)又一次在突触中很大程度地增强和延长了神经传递,这种增强和延长是不可能自然发生的。药物使用者所摄取的吗啡强占了大脑中的阿片类神经传递,这会让他们感觉良好,他们会根据自己的感受以及手头可用的药物来控制大脑中的药物水平。有趣的是,吗啡也可以通过一些神经回路从而增加多巴胺水平。

那么,这一切意味着什么?在大脑中,药物滥用和成瘾具有生理学基础,涉及特定脑区神经递质功能的显著变化。药物滥用和成瘾具有生理学基础,而不是神秘的或精神性的,所以这一问题不可能是道德上的重大问题,或仅仅是由于缺乏自我控制所造成的。强调这一点非常重要,因为用于治疗的药物通常也针对生理过程。因此,人们完全可以为吸毒者开发药物。事实上,目前人们为控制药物滥用而开发的许多有效药物已经投入使用。

药物进入大脑的速度:快就是好

药物进入大脑的速度似乎非常重要。药物进入血液中,并通过血液循环进入大脑。然而,药物仅仅到达大脑中并不是其发挥作用的唯一因素。人们已经证明,药物进入大脑的速度或速率非常重要。

一般来说,人们口服的药物会进入胃,然后被吸收进入血液,这样的药物传送方法相对较慢,而直接注射药物进入血液(静脉注射)的效果会远远快于口服。将毒品吸入肺部或吸烟的效果也很快,因为药物从肺吸收至血液的过程非常迅速。这种过程是有关联的,与进入速度慢些的药物相比,那些更快进入大脑的药物会产生更大的或更强烈的快感迸发,那些能产生更大快感迸发、让人感觉更兴奋的方法更容易成瘾。人们的这些猜测已经在动物和人类实验中得到了验证。一项研究结果表明,人们抽吸50毫克可卡因,可以产生不到1分钟的快感;但通过鼻吸取96毫克可卡因,在5分钟后甚至都不能产生等效的兴奋。了解这些,有助于我们理解成瘾的整个过程和那些潜在的药物,特别在使用一些具有类毒品性质的药物时,我们最好以缓慢的方式使其进入大脑,避免成瘾。

为什么药物进入大脑的速度很重要?我们再次认为,这是由大脑的结构、功能和进化所决定的。对于我们的生存来说,我们的感官(如听觉、嗅觉和视觉)显然至关重要。但是,对于我们的生存来说,这些对于声音、气味和物体的简单检测至关重要,其变化速率也非常重要。当音量突然改变或物体移动,这些都更容易引起我们的注意。换句话说,对于我们的意识而言,环境中的变化更容易被探测到。在喧闹的聚会上,我们会适应音乐和节拍。但是,如果有一种声音突然发生变化,例如播放一个新的唱片,或大声宣布什么消息,我们就会注意到。

如果我们在看风景,可能只有场景中的人或动物移动时才会引起我们的注意。我们都知道,使用伪装不容易被发现。因此,与变化缓慢或不变的场景相比,我们的感官更适合用来检测环境的变化。你很容易就能想到,感官的这个特点能帮助我们发现突然的威胁并采取行动,这使我们具有生存优势。感觉的变化更容易被我们发现,而且越快的变化越容易被人发现!

上面叙述的感官的特点也适用于人们服用药物,因为与速度更慢的变化相比,快速进入大脑的药物会让我们的感觉产生更大的变化。换句话说,当药物进入大脑的速度更快或速率更大时,就会让人产生更强的快感或兴奋感,这往往就是人们吸毒的原因。出于两种原因,药物可以更快地进入大脑并更快地被检测到:其一,某些物质的化学结构和溶解度使药物更容易进入大脑;其二,人类可以控制自己摄入药物的速率。吸食快克可卡因比口服可卡因更快地让药物进入大脑。人们将药物注射到血液中,这种方法使药物比口服或吸入更快地进入大脑。因此,使用吸食或注射方式获取的药物会产生更大的滥用或成瘾危险性。

在药物使用者选择和使用药物的方式中,大脑的功能和进化方式起到重要的作用。这就解释了为什么大脑失去了对受药物影响的化学信号的控制,以及大脑对成瘾具有天生的易感性。

可塑性—— 一个大问题

人们要记住的另外一件事是,大脑中的信号和信号通路并非是静态的。神经递质、受体、转运蛋白和其他蛋白质的水平可以随各种刺激而发生变化。换句话说,大脑的结构、生物化学和反应都具有灵活性。这种灵活性或大脑因受到刺激而发生变化的能力被称为可塑性,这一点非常重要。可塑性是人们学习和适应环境变化的基础,其中包括反复服用药物在内的多种方式,它们都能引起大脑的相应变化。人们想要发现和理解成瘾中可塑性的本质,这也是研究药物成瘾的核心目标。我们将在第5章中进一步描述药物的可塑性——“黑暗面的发展”。

小结

本章描述了大脑的化学神经传导这一基本过程及药物如何影响这一过程。药物可以通过直接或间接的方式发挥和神经递质同样的功能,如刺激受体或阻止某些功能,就像可卡因阻断多巴胺转运过程一样。当药物处于大脑内部时,大脑就不能像控制神经递质一样对药物进行控制。药物在大脑中发挥的作用更多的是由吸毒者在控制。这就是为什么药物基本上可以控制大脑的原因之一。我们在第5章中将看到,出于这种反常的特点,药物会在大脑中产生重大的影响。

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