大脑是人体最复杂的部分。为了保持我们的大脑平稳运行，超过 100 种神经递质必须在灰质和白质的多个区域之间传递信息。研究人员很难追踪这些化学信使所构成的巨大数量的连接——谷歌最近创建了最详细的神经元连接模式图谱之一，但即使是这家科技巨头也只能关注大脑的一小部分区域。
虽然要完全绘制出人脑图谱可能还需要几十年，但仍有方法可以追踪连接的不同方面。今天发表在《科学进展》杂志上的一项新研究利用了氯胺酮和手术麻醉剂丙泊酚等致幻药物，来追踪这些药物激活了哪些神经递质系统。研究结果有助于识别这些药物与意想不到的神经递质之间的关联。由于作者发现，不同药物常受影响的大脑区域，往往也会受到各种神经系统疾病的类似影响，因此这些研究也有助于识别某些病症和疾病的新治疗方法。
英国艾伦·图灵研究所网络神经科学的博士后研究员安德里亚·卢皮表示，像致幻药物这样的药物在医学上具有强大的用途。“麻醉剂对手术非常有益。莫达非尼和哌甲酯用于治疗某些病症，”卢皮说。“因此，了解它们如何在脑中发挥作用以产生其效果非常重要。”
但这类化学物质可能很难理解，因为它们会激活不止一种神经递质受体。了解它们在大脑中的作用方式，可以改进它们在未来临床实践中的应用。但仅仅根据其临床效果来预测药物的作用机制是不够的。这些药物也有可能影响其主要靶点以外的其他神经递质。
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为了解决这些问题，卢皮和他的同事们分析了过去研究中的两组神经影像数据，以绘制出人脑在服用 10 种致幻药物时发生变化的方式。这些药物分为三类：迷幻药（裸盖菇素、DMT、LSD、MDMA、卡瓦和氯胺酮）、麻醉剂（丙泊酚和七氟醚）以及认知增强剂（莫达非尼和哌甲酯）。第一组数据基于 1200 人的 PET 扫描，帮助研究团队勾勒出了大脑中 19 种分子的类型：所有神经递质受体和转运体。
第二组数据使用了 224 名曾急性接触其中一种药物的人的 fMRI 扫描。据作者称，这是迄今为止绘制出在药物影响下神经递质格局详细图谱的最大规模的 fMRI 研究。
大脑图谱显示，致幻药物与多种神经递质系统协同作用。图谱显示了预期的关联，例如 MDMA 与其广为人知的靶点 5-羟色胺 2A 受体之间的联系。然而，研究小组注意到，一些致幻药物，如麻醉剂和迷幻药，可能会影响其主要分子靶点以外的其他神经递质。例如，最低剂量的麻醉剂主要靶向大脑中称为 GABAA 受体的分子。但作者发现，随着剂量的增加，药物结合的分子会发生变化，激活更多种类的神经递质。
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“我们习惯于认为许多药物只有一个或少数几个分子靶点。我们所看到的表明，即使药物通过特定的受体发挥作用，它也可能对许多神经递质系统产生下游影响。这强化了大脑是一个复杂系统的观点，”卢皮说。
据研究作者称，他们的图谱为探索每种致幻药物如何影响神经递质格局提供了新的机会。它还有助于筛选用于神经精神治疗的某些药物。作者说，致幻药物引起的活动变化与自闭症、抑郁症和精神分裂症等疾病患者大脑中观察到的变化相似。对于患有这些疾病的人来说，施用能够重塑功能受损大脑区域连接的致幻药物可能是另一种治疗选择。
