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南沙科普大讲堂

第1期 | 2024年4月20日

戴辑

中国科学院深圳先进技术研究院脑所副研究员

大家好，我是戴辑，来自中国科学院深圳先进技术研究院。我是研究大脑的。大家都知道，人类一切思维、运动、情感、学习、记忆，甚至大家决定今天来现场听我的报告，都是来自于大脑的决策。

大脑的功能划分

从解剖学上来说，按照最笼统的划分，我们的大脑，可以分成四个大的部分，一是枕叶，在后脑勺位置；二是颞叶，在耳朵的旁边；三是前额叶，在额头位置；四是顶叶，在头顶位置。大脑不同的部分负责不同的功能，比如说，枕叶负责视觉，颞叶负责听觉，顶叶跟我们的运动有关，额叶负责学习、记忆、情感等功能。

除了大脑的表层，在大脑的深部还有更多非常复杂的“核团”，负责其他功能，比如说在大脑的后半部分有一个叫脑干的地方，与维持我们基本的生命活动，像呼吸、心跳等基础生存状态有关。所以也提醒大家，小朋友们平时在追逐打闹的时候，千万不要摔到后脑勺。

如果我们把大脑放大来看，会发现我们的大脑是由很多根系状神经元组成的，神经元是组成我们大脑最基本的功能单元。人脑大概由860亿到1000亿个神经元组成，1000亿是什么概念？目前所知道的银河系大概有4000亿颗恒星，从这个比例上看，可以说我们每个人头顶都有一个小宇宙。

这些神经元相互之间不是独立的，而是彼此相连的，构成一个非常复杂的系统，这个系统就是我们大脑具备强大功能的基础。

大脑也会生病

就跟我们身体会生病一样，我们大脑也会生病，而大脑生病会带来很多不同的问题。在我们的一生之中，从小一直到老去，大脑在不同的阶段会面临不同的风险，比如，从两三岁到五岁，可能会面临自闭症的风险，到了十多岁的青少年期，可能会面临抑郁症的风险，等到我们老去，可能会面临老年痴呆症的风险，所以在我们一生中，大脑都会面临患不同疾病的可能。

什么是帕金森病

今天讲的帕金森，也是一种脑病。它典型的症状就是静止性震颤，肢体僵直，运动步态失衡。一些病人还会出现“面具脸”，就是眼神很僵硬，基本上不会眨眼睛，没有什么面部表情，行走的时候肢体一般是前倾的，手臂不会动，走路的姿势非常机械。

帕金森病人会面临什么样的情况呢？可能他一开始想去喝水，发现拿不住杯子了，想穿衣服，发现扣子怎么都扣不上，慢慢发现自己的衣食住行都需要他人帮助，走路需要搀扶，到最后甚至会完全瘫痪，失去生活能力。所以帕金森病会给病人和家属带来非常大的负担。

在历史上也曾有许多名人，有过帕金森病的患病史。其中最著名的场面就是拳王阿里在2004年的亚特兰大奥运会上，用颤抖的双手点燃了奥运火炬，这一幕非常让人动容，通过奥运会的镜头被记录下来。大家注意，他当时颤抖的双手，不是因为激动，而是因为他患有帕金森病，控制不住地颤抖。

2019年世界卫生组织的数据表明，全世界有超过850万帕金森患者，而中国的病患就超过300万，这是非常庞大的数字。通过数据分析，我们可以发现帕金森病的一些特点。

第一个特点是，年龄越大，帕金森发病的概率越高。在54岁之前，发病率大概小于1%，但是到了65岁之后，发病率大概是2%，到了85岁之后，男性发病率可能会到4%。第二个特点是，男性的发病率要远远高于女性。这是一个很有趣的现象，可能会有一些社会因素的影响。

关于帕金森的具体病因，很可惜，虽然我们研究了很多年，但是一直到今天仍然不是太清楚。只知道帕金森病跟遗传、生活环境的影响都有关系。

根据这些因素，我们要提醒大家，为了降低患帕金森病的风险，在日常生活中一定要注意健康的生活方式，比如，要多参加运动，要适当从事一些体力劳动，同时要多摄取青菜、水果这些健康的食物。根据我们的经验数据发现，脑力劳动者的帕金森发病率要大于体力劳动者，也就是说，长期坐办公室的坐班一族，很少运动，往后的患病几率会相对高一些。

另外，大家要避免接触有毒化学药品，比如说农药、杀虫剂等等，平时看到草地除草、果树施肥的时候，一定要远离。

帕金森病的传统疗法

虽然说病因不明，但是帕金森病的病理相对是比较清楚的。在过去的一百多年里，科学家们通过研究发现，帕金森病跟我们大脑里一块特殊区域的病变有关，这块区域富含黑色素，从形态上看，它会比旁边的区域颜色更深，所以我们就把这一区域命名为黑质。科学家们发现帕金森病的病人，在黑质这一块脑区的多巴胺神经元大量凋亡，导致多巴胺分泌不足，继而引发一系列的症状。

当前，治疗帕金森病主要是靠药物疗法。这个药物叫左旋多巴，通过口服的方式进入体内，到大脑之后会转化为多巴胺，从而补充大脑缺失的多巴胺，也就可以缓解帕金森病的一些症状，但左旋多巴并不是一个特异性作用的药物，我们大脑内有很多的多巴胺系统，左旋多巴在进入脑内后会散布性作用于全脑的多巴胺系统，引发其他的问题，比如，病人在长期服用后，随着病程进展，会逐渐呈现一些药效减弱的症状，出现像异动症之类的副作用，所以，我们亟需开发高效、安全、持久的新型帕金森症疗法。

传统疗法的思路是，既然帕金森病是因为缺乏多巴胺，那么就补多巴胺，还是“头痛医头，脚痛医脚”的思路。但我们从中国传统的“全局观”去看，能不能够绕开多巴胺，开发一个新的策略呢？

帕金森病的治疗新思路

我们知道，平衡运转的车辆，都需要动力系统和制动系统，也就是我们日常所说的“油门”和“刹车”。我们大脑中也有这样的“油门”和“刹车”系统，就是大脑中连接黑质和纹状体的“直接通路”和“间接通路”。在帕金森病的病理下，由于多巴胺不足，导致“油门”没油了，动力就不足了。我们想的策略是，既然没油了，那我们可以不用油，借鉴新能源车的思路，比如混动汽车，它是在有油的时候可以烧油，没有油的时候可以用电机，所以，我们是不是可以考虑给大脑的动力系统也加一个新的“电动”系统？有了这个“电动系统”，在“没油”的时候一样可以让大脑这辆“车子”动起来。为了验证这个策略，我们就做了这样一个工具。

改造病毒为治病工具

这个工具其实是通过改造病毒来完成的。说到病毒，大家可能都很害怕，但病毒跟我们人类是“亦敌亦友”的关系，它跟人类共存了几十万年，从另一个层面上说，甚至是病毒塑造了我们人类现在的样子。

有些病毒能够让我们生病，但是有些病毒，通过我们对它的研究和了解，进行适当的改造，也可以变成治疗帕金森病的工具。

我把它比喻成大脑中的航天工程。我们知道，任何航天工程都需要运载火箭，它可以把卫星、太空站、空间站等都运到外太空中的既定目标轨道去，而病毒也同样具备作为运载工具的能力，我们把它称为“载体病毒”，它可以根据我们设计的需求，把想要的工具递送到我们大脑中的目标脑区去。

我国的神舟飞船和“天宫一号”非常厉害，它们可以具备自动对接的能力。我们也想让病毒工具具备类似的自动对接能力，可以自动识别大脑中的神经元。

我们大脑中的神经元类型是非常多的，但是只有一部分是我们想要去改变的神经元。所以，我们让病毒工具具备自动识别的功能，让它到一个既定的脑区中去，识别我们想要去操纵的神经元，这个叫具备靶向性，也就是具备精准操控的能力。

当我们发射的飞船或者卫星到达指定轨道发挥作用之后，它依然要听从地面指挥中心的指令，执行相应的任务，我们也一样，需要让大脑中的神经元听我们的指令。怎么做到呢？我们通过载体病毒，给神经元加一个让它听我们话的工具，通过这个工具，我们就可以遥控神经元，比如说想让这个神经元打开，它就开始激活，让那个神经元关闭，神经元就开始静默。所以，我们通过病毒工具也能让神经元听话，实现最基本的操纵神经元的能力。

新疗法在实验猴上取得成功

通过改造，我们最终做出了这么一个工具，可以重新连接大脑中的“直接通路”，让它重新具备动力。接着，我们把这个工具应用到实验动物——猴子身上。

我们发现，帕金森病的猴子在应用了这个工具之后，症状会大大减弱，运动能力会得到非常好的恢复，说明我们这个方法取得了初步的成功。这个成功的意义很大，为什么这么说呢？

现在在生物医学领域里面，从基础研究到真正的临床应用之间，其实隔着非常大的鸿沟，这里面原因很多，其中一个原因是实验动物的采用。

在过去的几十年里，关于帕金森病的研究，甚至包括其他脑病的研究，主要用的模式动物都是小白鼠，但有一个问题是，小白鼠自身是不会得帕金森病的，所以，不论你用什么样的方式把小白鼠治好了，也不一定就能把人给治好，但是，猴子跟小白鼠不一样，猴子跟人一样，它天生就会得帕金森病。有了这个优势，我们一旦在猴子身上得到了验证，那么它在病人身上能够得到应用的可能性就会大大提升。因此，我们这个研究其实是大幅缩小了从基础研究到临床应用之间的距离。

正是因为这样，我们这个研究被评为“2023年中国生命科学的十大进展”之一，以及“2023年中国神经科学的重大进展”之一。

回顾过去的研究历程，我发现，科学探索它往往不是一蹴而就的，我们这项研究其实是建立在30多年前一项原始实验发现的基础之上，同时，也借鉴了过去十多年来，在病毒工具研发上的一些进展，才有了今天的突破。

希望未来有更多的年轻人能够投入到科学研究中去，把在基础研究上的发现，更好地应用到临床治疗上，造福更多人类。

谢谢大家！

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来源：南沙区科协