本期从神经科学研究的基础设施、动物模型与基因机制,谈到 ADHD 者对奖赏、刺激和行为成瘾的日常理解。讨论中反复区分研究发现了什么、如何解释,以及动物结果与人类临床之间的距离。
Remembering Gerry Fischbach, ‘orchestra conductor’ who brought scientists together
《The Transmitter》的纪念报道称,Gerry Fischbach 于 10 月 25 日去世,享年 87 岁。他早年研究神经肌肉接头,确认神经与肌肉的突触可在细胞培养中形成,并研究乙酰胆碱受体聚集及后来被称为 neuregulin 家族的 ARIA。他的职业经历横跨 NIH、哈佛、圣路易斯华盛顿大学和哥伦比亚大学,曾任神经科学学会主席、NINDS 所长,以及哥伦比亚大学健康科学与医学学院院长。
2006 年,他加入 Simons Foundation,成为 SFARI 首任科学主任,推动人类遗传学家与神经科学家合作,并建立 Simons Simplex Collection,收集 2,600 名自闭症者及其父母、兄弟姐妹的遗传和表型信息。这里的表型信息指可观察特征、测量和发育相关信息。他也支持开放数据,参与建设只向合格研究者开放的 SFARI 数据库;同事形容他像“乐队指挥”,能把不同想法和人组织起来。
文章是纪念性讣告,不是同行评议研究。对贡献的评价多来自同事、自传和访谈,没有系统证据,也没有反面观点。文章未说明招募方法、样本代表性、数据使用结果,也未说明该数据库对自闭症研究产生了多大的实际影响;开放数据的具体使用规则也没有展开。
ZeChat program analyzes and categorizes zebrafish behaviors
ZeChat 是一个用无监督深度学习分析斑马鱼行为的机器学习程序。算法从录像中自行寻找行为模式,不预先告诉它哪些动作对人类重要。研究者把成对幼鱼放在 2 厘米乘 4 厘米的隔间里,中间用透明有机玻璃隔开,摄像机记录它们隔着屏障互动;算法自动检测并分类,最多可同时分析 80 条鱼。它生成“80 维行为指纹”,其中只有一部分行为人类能解释,例如 8 号行为是眼动,36 号是在休息时调整位置,40 号是从休息转为活跃,其他含义尚不清楚。研究者 Yijie Geng 说,计算机也不是斑马鱼,但它相对人的优势是不区分细节。
该工具被用于评估 237 种药物对野生型斑马鱼行为的影响。不同类别药物产生不同指纹,功能相似的化合物指纹也相似。刺激一种多巴胺受体的药物会增加斑马鱼社交性,例如更可能靠近屏障、摆尾、快速游动;同一类药物中的普拉克索、吡贝地尔和 7-Hydroxy-DPAT-HBr 还挽救了暴露于丙戊酸的斑马鱼的社交缺陷。丙戊酸是一种抗癫痫药,文章说它与自闭症相关。
这些是斑马鱼中的结果,部分来自 2022 年 Neuroscience 会议的未发表海报,不能直接推到人类自闭症治疗;文章也只报告鱼里的结果,没有讨论能否推广到人。对话还提到另外两项研究:Drew Velkey 团队发现,在自由游测试中,斑马鱼更愿意待在活体同种个体旁边,而不是镜子旁边;雌性斑马鱼能区分一起游了 7 天的鱼群和新形成的鱼群,偏好前者。Josiah Zoodsma 团队发现,缺乏 GRIN2B 的斑马鱼在标准运动、学习、感觉测试里“完全像野生型”,但在社交检测里没有偏好;野生型三周龄鱼会更多待在有另一条鱼的一端。GRIN2B 编码 NMDA 受体的一部分。小鼠缺乏 GRIN2B 会在出生后不久死亡,斑马鱼在标准测试中却没有明显异常,说明跨物种表型并不一致。GRIN2B 鱼里其他 NMDA 受体亚基似乎上调,可能保护它们不表现其他异常,但没有修复社交行为。动物模型可帮助找基因和机制,但“社交行为”在鱼和人身上不是同一个东西,实验装置也会影响结论。
Autism-tied gene ZNF462 keeps developing neurons on track
这是 2023 年 2 月 1 日《The Transmitter》报道的一项小鼠研究,原文发表在《Nature Cell Biology》。ZNF462 是自闭症相关基因,小鼠里的同源基因叫 ZFP462。研究者在胚胎干细胞里破坏 ZFP462 的一个或两个拷贝,观察细胞分布,并衍生出胚胎体和神经祖细胞。缺失 ZFP462 的细胞比野生型更分散,野生型细胞则聚成紧密的圆顶状;胚胎体和神经祖细胞变小,神经分化受抑;推动细胞变成肌肉、结缔组织、肠道等器官的基因上调。
ZNF462 在胚胎外胚层,也就是神经系统起源的那一层,抑制那些诱导干细胞变成非脑细胞的基因。没有这种抑制,一些本应成为脑细胞的细胞可能获得额外功能,延迟神经元发育。研究者 Bell 将其形容为“正常的分化时间进程被打乱了”,并提出两种可能:细胞像“困惑的细胞”没有适当成熟,或者细胞丢失并进入其他谱系。
ZNF462 单拷贝功能缺失与罕见的 Weiss-Kruszka 综合征相关,表现为特殊面部特征、发育迟缓,有时伴自闭症。Kruszka 在 2017 年首次描述该综合征,2019 年已知仅 24 人患病,但可能更多。未参与研究的 Sofia Lizarraga 说,这些额外产生的错误命运细胞的下游影响还不清楚,可能改变大脑连接,但这只是可能性。Bell 计划用人干细胞和皮层类器官继续研究。
临床咨询方面,Kruszka 说医生不知道哪些 ZNF462 突变导致哪些结果,测序后咨询困难。治疗前景上,Bell 比较谨慎,认为该调控染色质的机制在发育极早期活跃,尚不清楚怎么靶向;Kruszka 更乐观,认为回答“哪些变异有意义、这些变异做什么”是通向治疗的合理下一步。这项研究回答的是基因功能问题,不是临床结论;它用的是小鼠胚胎干细胞,人类神经元发育中的直接作用还需进一步验证。
Using a Dopamine Menu to Stimulate Your ADHD Brain
文章介绍 Jessica McCabe 提出的“dopamenu”,即一份预先整理好的、愉悦且健康的活动清单,供 ADHD 大脑需要刺激时直接“点单”。它的核心是把“规划”和“当下选择”分开,降低在低多巴胺状态下做决定的负担。文章先解释 ADHD 大脑多巴胺水平偏低、追求即时奖赏,奖赏后动机又会骤降。
菜单有五步:头脑风暴、精简选项、预先准备、设置障碍、给菜单做“营销”。它按餐厅分成前菜、主菜、配菜、甜点和“特供”。前菜是快速、不会把人卷进去的活动,如一分钟开合跳、听喜欢的歌;主菜耗时更长,如演奏乐器、遛狗、锻炼;配菜可一边做别的事一边提供刺激,如白噪音、播客、指尖玩具;甜点容易获取也容易过量,如刷社交媒体、打游戏;特供是偶尔为之、可能更费钱或需要计划的活动,如听演唱会、度假。
文章强调甜点偶尔吃没问题,但要意识到自己在“点”什么,因为只吃甜点大概不会感觉良好。多巴胺菜单不是待办清单,不是 ADHD 或倦怠的解药,也不能替代药物或治疗。如果已经不知道自己还喜欢什么,ADHD 教练 Eric Tivers 提醒要去看医生,因为这可能是抑郁。
Never Enough? Why ADHD Brains Crave Stimulation
Ellen Littman 博士的文章说,ADHD 奖赏系统的关键部分活动不足、多巴胺信号较低,普通任务难以带来足够回报,大脑就去找更大、更快、更强或更即时的刺激。这可以表现为寻求高风险高刺激,也可以表现为对刺激过度敏感而回避。文章用“最佳唤醒”的框架,说 ADHD 大脑按不同的“参与规则”运作,由寻找最佳刺激驱动,而不是别人认为重要的东西。它强调自我调节困难是神经学问题,不是品格缺陷,并把“奖励缺陷综合征”写成一种被提出的假说,而非已经确立的定论。
文章举例:交电费这种低回报任务,本来打算当天做,却一直分心;拖到伴侣 20 分钟后回家、账单还没付,危机感带来的肾上腺素才够让大脑启动。视频游戏则提供自足世界,对刺激种类和量有完全控制。文章还说,ADHD 大脑的葡萄糖代谢比非 ADHD 大脑低,前额叶注意中心可用能量更少;大脑发出需要更多葡萄糖的信号,于是突然渴望糖和碳水,因为它们能快速转化为葡萄糖。葡萄糖会提高多巴胺和血清素,带来愉悦和更平静。文章也说 ADHD 大脑在刺激反应上常走两端,但并非所有功能领域都如此。
关于屏幕蓝光会提高警觉、抑制褪黑素正常升高,文章只写“研究表明”,没有给研究名称、样本或效应量,只能当作概括性引用。对话也提醒,个体差异很大,探索性解释不能说成临床定论。
When Dopamine Is a Drug: ADHD & Behavioral Addictions
文章说,现代平台按成瘾机制设计,社交媒体、流媒体、体育博彩、游戏、约会应用和色情按需、无限地带来多巴胺刺激。ADHD 者因新奇驱动、冲动控制受损、对多巴胺反应强,是高风险人群。文章给出约 20% 的 ADHD 年轻成人有网络成瘾,约四分之一有赌博障碍的人有 ADHD,并说实际比例可能更高。
文章把行为成瘾的戒断定义成失去人为升高的多巴胺后的负面情绪状态,不是发抖、出汗那种生理戒断。应对上,第一步是治疗 ADHD;文章说,因担心成瘾而推迟处方兴奋剂等有证据的治疗,反而可能适得其反。然后是环境控制,如关闭通知、用问责应用、网站屏蔽、设无 WiFi 区域。还有社群支持,如 Internet and Technology Addicts Anonymous,这是一个帮助应对社交媒体、游戏、色情、购物等行为成瘾的 12 步互助团体。最后是用运动、学习、创造、自然、新爱好等健康方式满足新奇需求。
对话提到,短视频成瘾研究还在兴起,具体诊疗应留给专业人员;可以讨论机制和策略,但不能把探索性解释说成临床定论。
播客全文
阿宁:欢迎收听《谱系之间》,我是阿宁,今天和我一起聊的是周老师。我们这期从几篇最近的报道和研究聊起:一位神经科学家的纪念报道、斑马鱼怎么被用来研究自闭症相关社交行为、一个叫ZNF462的基因,还有三篇关于ADHD和多巴胺的日常文章。周老师,先帮大家把这几件事串一下吧。
周老师:好。它们看起来跨度很大,但都在讲神经发展差异的不同层面:有研究基础设施,比如数据库和开放数据;有动物模型和测量工具;有基因在胚胎早期怎么影响神经发育;也有ADHD者在日常生活里怎么理解自己的奖赏系统。我会尽量把“研究发现了什么”和“我们怎么理解”分开说。
阿宁:那先从纪念报道开始。Gerry Fischbach这个名字,很多听众可能不熟,但他做的事离自闭症研究很近。文章是《The Transmitter》2026年10月29日的纪念报道,说他10月25日去世,享年87岁。周老师,他的研究本身是做什么的?
周老师:他早年研究神经肌肉接头,也就是神经和肌肉细胞之间怎么形成连接。文章提到他确认神经和肌肉的突触可以在细胞培养中形成,还研究乙酰胆碱受体怎么聚集,以及后来被称为neuregulin家族的ARIA。更往后,他的职业横跨NIH、哈佛、圣路易斯华盛顿大学和哥伦比亚大学,做过神经科学学会主席、美国国家神经疾病与卒中研究所(NINDS)所长,也做过哥伦比亚大学健康科学与医学学院院长。
阿宁:这些头衔听起来很“学术行政”,但文章里更打动人的是他2006年加入Simons Foundation,成为SFARI首任科学主任。SFARI是Simons Foundation的自闭症研究计划。他推动人类遗传学家和神经科学家合作,还建立了Simons Simplex Collection,收集2,600名自闭症者及其父母、兄弟姐妹的遗传和表型信息。这里“表型信息”可以理解成可观察的特征、测量和发育相关信息。
周老师:对。文章说他支持开放数据,参与建设只向合格研究者开放的SFARI数据库。同事评价他像“乐队指挥”,能把不同想法和人组织起来。不过要注意,这是一篇纪念性讣告,不是同行评议研究;对贡献的评价多来自同事、自传和访谈,文章没有系统证据,也没有反面观点。
阿宁:我会把它想成一个“把不同科室、不同背景的人拉到一张桌子上”的角色。对普通家庭来说,听到2,600人这个规模,可能会觉得“那是不是已经有很多答案了”。但文章其实没有说明招募方法、样本代表性、数据使用结果,也没有说这对自闭症研究产生了多大的实际影响。
周老师:是的。基础设施的价值在于让后来的人能问新问题,但它不等于结论本身。文章说SFARI数据库只向合格研究者开放,所以开放数据也不是无条件公开;但文章没有展开具体的使用规则。这里我们只能说到文章明确写的部分,不能替它补结果。
阿宁:接下来聊斑马鱼。这个题目乍看有点远:鱼怎么能研究人的自闭症社交行为?文章报道的是2022年Neuroscience会议上的多项未发表研究,还有一篇预印本和一篇已发表于《Molecular Autism》的结果。周老师,先讲ZeChat吧。
周老师:ZeChat是一个机器学习程序,用无监督深度学习分析斑马鱼行为。简单说,就是算法自己从录像里找行为模式,不先告诉它“哪些动作对人类重要”。研究者把成对幼鱼放在2厘米乘4厘米的隔间里,中间用透明有机玻璃隔开,摄像机记录它们隔着屏障互动,算法自动检测并分类,最多能同时分析80条鱼。
阿宁:它生成一个“80维行为指纹”,这个说法挺形象。文章说80种行为里只有一部分人类能解释,比如8号行为是眼动,36号是在休息时调整位置,40号是从休息转为活跃,其他含义还不知道。研究者Yijie Geng还说过一句,计算机也不是斑马鱼,但它相对人的优势是不区分细节。
周老师:对。这个工具被用来评估237种药物对野生型斑马鱼行为的影响。不同类别药物产生不同指纹,功能相似的化合物指纹也相似。刺激一种多巴胺受体的药物会增加斑马鱼社交性,比如更可能靠近屏障、摆尾、快速游动。同一类药物里的普拉克索、吡贝地尔和7-Hydroxy-DPAT-HBr,还挽救了暴露于丙戊酸的斑马鱼的社交缺陷。丙戊酸是一种抗癫痫药,文章说它与自闭症相关。
阿宁:这里我要提醒自己:这是斑马鱼里的结果,而且部分来自会议未发表海报,不能直接推到人类自闭症治疗。文章也只报告了鱼里的结果,没有讨论能不能推广到人。
周老师:没错。还有两个研究也值得说。Drew Velkey团队发现,在自由游测试里,斑马鱼更愿意待在活体同种个体旁边,而不是镜子旁边;雌性斑马鱼还能区分一起游了7天的鱼群和新形成的鱼群,偏好前者。Velkey说这支持它们能做非常精细的社交区分。另一个是Josiah Zoodsma团队,缺乏GRIN2B的斑马鱼在标准运动、学习、感觉测试里“完全像野生型”,但在社交检测里没有偏好;野生型三周龄鱼会更多待在有另一条鱼的一端。GRIN2B编码NMDA受体的一部分,NMDA受体参与兴奋性神经信号传递。
阿宁:这个结果挺有意思:标准测试没看到异常,不等于没有差异,只是那个检测没捕捉到。文章还说,小鼠缺乏GRIN2B会在出生后不久死亡,斑马鱼在那些标准测试里却没有明显异常,说明跨物种表型并不一致。
周老师:对,而且GRIN2B鱼里其他NMDA受体亚基似乎上调,可能保护它们不表现其他异常,但Zoodsma说即使有这种适应,也没有修复社交行为。这突显了2B在发育中功能的特异性。不过我们还是要分清:动物模型帮我们找基因和机制,但“社交行为”在鱼和人身上不是同一个东西,实验装置也会影响结论。
阿宁:所以新工具的意义是让测量更细,而不是给人贴标签。接下来看ZNF462。这个基因名字听起来很“分子”,但文章讲的事情其实很具体:它影响胚胎早期细胞要不要走神经这条路。周老师,这项研究做了什么?
周老师:这是2023年2月1日《The Transmitter》报道的一项小鼠研究,原文发表在《Nature Cell Biology》。ZNF462是自闭症相关基因,小鼠里的同源基因叫ZFP462。研究者在胚胎干细胞里破坏ZFP462的一个或两个拷贝,观察细胞分布,还衍生出胚胎体和神经祖细胞。结果发现,缺失ZFP462的细胞比野生型更分散,野生型细胞则聚成紧密的圆顶状;胚胎体和神经祖细胞变小,神经分化受抑;推动细胞变成肌肉、结缔组织、肠道等器官的基因上调了。
阿宁:文章说,ZNF462在胚胎外胚层,也就是神经系统起源的那一层,抑制那些诱导干细胞变成非脑细胞的基因。没有这种抑制,一些本应成为脑细胞的细胞可能获得额外功能,延迟神经元发育。Bell把它形容成“正常的分化时间进程被打乱了”,还提出两种可能:细胞像“困惑的细胞”没有适当成熟,或者细胞丢失并进入其他谱系。
周老师:对。ZNF462单拷贝功能缺失与罕见的Weiss-Kruszka综合征相关,表现为特殊面部特征、发育迟缓,有时伴自闭症。Kruszka在2017年首次描述这个综合征,2019年已知仅24人患病,但可能更多。未参与这项研究的Sofia Lizarraga说,这些额外产生的错误命运细胞的下游影响还不清楚,可能改变大脑连接,但这只是可能性。Bell计划用人干细胞和皮层类器官继续研究。
阿宁:这里有两个很实际的点。一个是罕见综合征的家庭咨询:Kruszka说临床医生不知道哪些ZNF462突变导致哪些结果,所以测序后咨询困难。另一个是治疗前景,Bell比较谨慎,说这个调控染色质的机制在发育极早期活跃,尚不清楚怎么靶向;Kruszka更乐观,认为回答“哪些变异有意义、这些变异做什么”是通向治疗的合理下一步。
周老师:是的,两种语气都要保留。这项研究回答的是基因功能问题,不是临床结论。它用的是小鼠胚胎干细胞,人类神经元发育中的直接作用还需要进一步验证。
阿宁:好,最后转到ADHD的日常部分。三篇ADDitude文章,一篇讲“多巴胺菜单”,一篇讲ADHD大脑为什么追求刺激,一篇讲行为成瘾。周老师,先把多巴胺菜单说清楚吧。
周老师:文章介绍的是Jessica McCabe提出的“dopamenu”,可以理解成一份预先整理好的、愉悦且健康的活动清单,供ADHD大脑需要刺激时直接“点单”。它的核心不是列待办,而是把“规划”和“当下选择”分开,降低在低多巴胺状态下做决定的负担。文章先解释ADHD大脑多巴胺水平偏低、追求即时奖赏,奖赏后动机又会骤降。
阿宁:这个我很有画面感:不是不知道该做什么,而是低电量的时候还要现场想“什么能让我好一点”,太难了。文章给了五步:头脑风暴、精简选项、预先准备、设置障碍、给菜单做“营销”。菜单还按餐厅分成前菜、主菜、配菜、甜点和“特供”。前菜是快速、不会把人卷进去的活动,像一分钟开合跳、听喜欢的歌;主菜耗时更长,像演奏乐器、遛狗、锻炼;配菜可以一边做别的事一边提供刺激,像白噪音、播客、指尖玩具;甜点容易获取、也容易过量,像刷社交媒体、打游戏;特供是偶尔为之、可能更费钱或需要计划的活动,像听演唱会、度假。
周老师:对。文章强调甜点偶尔吃没问题,但要意识到自己在“点”什么,因为只吃甜点大概不会感觉良好。它还明确说,多巴胺菜单不是待办清单,不是ADHD或倦怠的解药,也不能替代药物或治疗。如果已经不知道自己还喜欢什么,ADHD教练Eric Tivers提醒要去看医生,因为这可能是抑郁。
阿宁:所以它更像一个可选的工具箱,不是命令。第二篇是Ellen Littman博士的文章,把“为什么追求刺激”讲得更深。她说ADHD奖赏系统关键部分活动不足、多巴胺信号较低,普通任务难以带来足够回报,大脑就去找更大、更快、更强或更即时的刺激。这个可以表现为寻求高风险高刺激,也可以表现为对刺激过度敏感而回避。
周老师:文章用“最佳唤醒”的框架,说ADHD大脑按不同的“参与规则”运作,由寻找最佳刺激驱动,而不是别人认为重要的东西。它强调自我调节困难是神经学问题,不是品格缺陷。还提到“奖励缺陷综合征”这个解释——也就是奖赏通路缺陷、动机偏低的一种假说,但文章把它写成“被提出”的假说,不是已经确立的定论。
阿宁:里面有些生活例子很具体。比如交电费这种低回报任务,你本来打算当天做,却一直分心;拖到伴侣20分钟后回家、账单还没付,危机感带来的肾上腺素才够让大脑启动。还有视频游戏提供自足世界,对刺激种类和量有完全控制。文章还说,ADHD大脑的葡萄糖代谢比非ADHD大脑低,前额叶注意中心可用能量更少;大脑发出需要更多葡萄糖的信号,于是突然渴望糖和碳水,因为它们能快速转化为葡萄糖。葡萄糖会提高多巴胺和血清素,带来愉悦和更平静。文章也说ADHD大脑在刺激反应上常走两端,但并非所有功能领域都如此。
周老师:对,这个“并非所有领域”很重要。还有屏幕蓝光会提高警觉、抑制褪黑素正常升高的说法,文章只写“研究表明”,没有给研究名称、样本或效应量,我们只能当作概括性引用,不能说得太死。
阿宁:第三篇行为成瘾,把环境设计讲得很直接。文章说现代平台按成瘾机制设计,社交媒体、流媒体、体育博彩、游戏、约会应用和色情按需、无限地带来多巴胺刺激。ADHD者因为新奇驱动、冲动控制受损、对多巴胺反应强,是高风险人群。文章给出约20%的ADHD年轻成人有网络成瘾,约四分之一有赌博障碍的人有ADHD,还说实际比例可能更高。
周老师:它把行为成瘾的戒断定义成失去人为升高的多巴胺后的负面情绪状态,不是发抖、出汗那种生理戒断。应对上,第一步是治疗ADHD。文章说,因担心成瘾而推迟处方兴奋剂等有证据的治疗,反而可能适得其反。然后是环境控制,比如关闭通知、用问责应用、网站屏蔽、设无WiFi区域。还有社群支持,比如Internet and Technology Addicts Anonymous,这是一个帮助应对社交媒体、游戏、色情、购物等行为成瘾的12步互助团体。最后是用运动、学习、创造、自然、新爱好等健康方式满足新奇需求。
阿宁:这几篇合在一起,我的理解是:多巴胺菜单是帮助自己在需要时多一点选择,不是要求谁必须自律;行为成瘾那篇则提醒,有些“停不下来”不只是个人意志,环境本身也在推。具体诊疗还是要留给专业人员。
周老师:对。而且个体差异很大,文章也承认短视频成瘾研究还在兴起。我们可以聊机制和策略,但不能把探索性解释说成临床定论。
阿宁:今天从研究基础设施、动物模型、基因机制,一路聊到日常调节。我最大的感受是:测量什么、在什么条件下测量,真的很影响我们看到什么;相关性和因果、动物结果和人类结论也要分开。
周老师:是。尊重神经多样性,也包括尊重自主性、边界和支持需要。研究提供线索,生活里的选择可以是个性化的,不必变成统一规矩。
阿宁:好,这期就到这里。感谢周老师,也谢谢大家收听。节目页面有相关文章链接,感兴趣可以顺着去读原文。我们下期见。
参考链接
- Remembering Gerry Fischbach, ‘orchestra conductor’ who brought scientists together
- ZeChat program analyzes and categorizes zebrafish behaviors
- Autism-tied gene ZNF462 keeps developing neurons on track
- Using a Dopamine Menu to Stimulate Your ADHD Brain
- Never Enough? Why ADHD Brains Crave Stimulation
- When Dopamine Is a Drug: ADHD & Behavioral Addictions
