人类神经回路程序

斯坦福医学院的Karl deisserth创建了一个超级强大的多学科住院研究项目和实验室，以更好地了解神经精神疾病，并与世界分享这些发现。

　　

位于斯坦福医院的人类神经回路项目允许对患有癫痫、强迫症和抑郁症等疾病的患者进行最高水平的科学研究。

Karl Deisseroth是一名在急诊室工作的精神病学家，他在2021年出版的《预测:人类情感的故事》(Projections: a Story of Human Emotions)一书中描述了一些他作为科学家还无法向公众充分解释的事情。

自闭症、饮食失调、边缘性人格障碍和精神分裂情感障碍近距离观察和感觉是什么样子的?或者躁狂症和精神病的疯狂分裂，双相情感障碍和精神分裂症的标志，似乎可以驱散所有理性思维的表象。用诚实和同理心，让神秘的神经精神疾病变得与人相关，即使答案很少，这是Deisseroth处女作的动力。由于了解很少有人能近距离看到的原始现实，他的愿景是分享因耻辱、个人隐私的需要和该领域仍在发展的知识基础而默默忍受的感受。

“大多数人甚至不知道这种程度的痛苦是存在的，”Deisseroth教授说。

凭借对细节的关注、对语言的天赋和研究科学家的好奇心，Deisseroth将这种痛苦用有力的语言表达了出来。现在，他决定，是时候采取更大的行动了。11月下旬，他揭开了他最新研究的帷幕，这是斯坦福大学医学院多年来的一项独特合作，是他和合作的神经科学创新者在COVID-19大流行之前发现的关键研究成果。

他把这个项目命名为“人类神经回路研究项目”(Human Neural circuit research program)，凭借其强大的技术力量和斯坦福医学院(Stanford Medicine)的生物医学科学家团队同样致力于发现，Deisseroth希望突破理解、探究和治疗最令人困惑的心灵之谜的极限。

大脑、人类意识和情感是如何相互联系的?当大脑对某些刺激做出不同反应时，在细胞层面上发生了什么?功能正常和功能障碍的区别是什么?他试图通过将我们对人类大脑功能的理解降低到回路内神经元的水平来回答这些问题。他相信，那里才是最深刻的答案所在。

他说:“我们的最终目标是了解人类的内心世界，就像它在健康和疾病中所经历的那样。我们正在整合物理空间、工作流程和世界一流的技术网络，我们认为我们可以开始使其成为可能。”

最近一个阳光明媚的早晨，Deisseroth站在HNC的中心，斯坦福医院(Stanford Hospital)五楼角落的一间宽敞的病人套房里，凝视着窗外的胡佛大厦(Hoover Tower)和斯坦福大学(Stanford University)校园。这位以开拓光遗传学而闻名的人，在他的职业生涯中一直在寻找理解大脑功能的新切入点，他很难掩饰自己对人类大脑最新研究的热情，并解释了迄今为止令人费解的事情。

他说:“大脑在人类经历的最高和最低阶段都是如此强大的贡献者，但人们对它的理解却如此之一，HNC项目将帮助精神病学走出阴影，进入其应有的公众视野——我们希望在这个房间里做出有助于这一重要进程的发现。”

“创造的机会”

该空间与医院的癫痫监测单元位于同一层，以前用于临床记录颅内电极，以帮助神经外科医生和神经科医生破译哪些导致癫痫发作的组织需要切除。

Deisseroth说:“这个住院楼层是为刚刚接受过脑部手术并在大脑深处植入电极的患者提供医疗护理的。这是最先进的医学，也是人类大脑实时数据的惊人来源。”

过去，许多可用的数据，无论是数字数据还是生物数据，都没有得到充分利用。即使是保留在新移除的电极上的细胞“也会被丢弃”。因此，就在大厅的另一边，Deisseroth和他的团队(包括他的一个实验室成员，Sam Vesuna精神病学住院医师)正在创建一个小型生物实验室，在那里，这些细胞可以立即被分析，数据扫描以寻找线索——Deisseroth强调，患者同意、安全和隐私是最重要的。

HNC独特的实时数据收集能力允许对斯坦福医疗保健中心内外的患者进行最高水平的科学研究，这些患者的病情从癫痫到强迫症到抑郁症和其他神经精神疾病。这些调查是由神经外科医生、神经科医生、麻醉师和精神科医生组成的团队进行的，他们共同与患者个人和大量数据流合作，有可能将团队科学提升到一个新的水平。

“Karl组建了一个跨学科的团队，涵盖了围绕大脑回路动力学的许多方面的专业知识——从基础科学到临床试验，再到生物工程和电子工程，”Carolyn Rodriguez医学博士说，她是精神病学和行为科学教授，计划在HNC进一步了解强迫症。“在他的范式转换方法中有一种无畏。HNC空间为创造力提供了机会，以不同的方式做事。”

“HNC项目将帮助精神病学走出阴影，Karl Deisseroth)说。“我们希望在这个房间里有所发现。”西班牙Mitra

HNC网络还连接了斯坦福医疗保健和斯坦福医学儿童健康中心的十几个房间，这意味着发现将远远局限于一个房间。

Deisseroth认为将高科技实验室和设备齐全的病人环境结合起来，对于提高对人体最不了解的器官的了解是必不可少的。他说:“你真正想要的是一个安全、舒适的环境，可以进行最先进的医疗护理，同时收集下一代信息流。”

最终，他相信，发现的“魔力”来自于人类与人类的合作——共同寻找重要的新线索，然后与世界分享这些发现。

“治疗方法会及时出现，但真正的成功将来自我们建立的社区，”他说。“从新的同理心和理解水平来看，我们可以在这里帮助创造。”

寻找下一个“游戏规则改变者”

《纽约客》(The New Yorker)在2015年的一篇人物简介中称，身材匀称的戴斯瑟罗斯“对于一个在40岁之前开发出一项革命性神经科学技术的人来说，异常随和”。

现年52岁的Deisseroth从2004年开始从事光遗传学研究，当时他还是一名33岁的教员，从一开始就在生物工程和精神病学两系建立了自己的实验室。每年9月，他的名字都会出现在诺贝尔奖的讨论中，因为他的开创性工作是利用藻类和古细菌的基因，开发出用光开启或关闭单个神经元类型的方法。这是一项在全球范围内不断带来新发现和新疗法的探索。

尽管戴瑟罗斯不喜欢谈论获奖——他已经获得了很多奖项——但许多密切关注诺贝尔奖的人仍然认为他的获奖是一个时间问题，而不是是否获奖的问题。“每年我都希望在获奖者中听到他的名字，因为我真诚地相信他当之无愧，”医学博士、医学博士罗伯特·马伦卡(Robert Malenka)说，他目前正从南希·弗兰德·普利兹克精神病学和行为科学教授的职位上休假，他是戴瑟罗斯在斯坦福大学医学院早期的导师。

通过光遗传学，以及后来他对大脑3D绘图的独特解决方案，Deisseroth创造了新的研究工具，为理解大脑功能和功能障碍奠定了基础。现在，他有了空间来测试理论，并收集重要数据，与实际的人类患者一起寻求缓解导致痛苦的疾病。这是一个完整的循环时刻。

“这是他旅程的下一步，”Deisseroth的妻子Michelle Monje神经学教授、米兰甘比尔儿科肿瘤学教授和霍华德休斯医学研究所研究员说。“在没有合适的技术可用的时候，他找到了一种方法来解决他那些非常尖锐的问题。”

像她的丈夫一样，Monje是一个具有最高水平和好奇心的科学家，寻找大脑中产生巨大痛苦的神秘原因。所以，尽管他们共同的人生旅程，共同养育了5个年龄从7岁到27岁的孩子，但她对他最近的努力的看法是值得注意的。

“因为他给精神疾病带来了深层次的神经科学理解，”她说，“我真的相信Karl会改变精神卫生保健。”

Deisseroth将HNC视为他从投影开始的工作的协同延伸，并继续进行实验，主要是在老鼠身上，但也扩展到人类身上，研究分离如何引起意识的变化。他知道，就对人类的直接影响而言，这很容易成为他最重要的成就——而且他并不孤单。

治疗脑部疾病的问题在于我们没有办法测量它们。建立了支持这种测量的框架这从根本上改变了这一点。

对速度的需求

这种变化始于数据流。为了在所有hnc连接的房间中快速安全地传输大量数据流，光纤和铜缆的支出已经不遗余力。当他提到这个世界上第一个高速住院病人信息网络时，tb级的功率给他带来了发现之光。

“它从这个房间传到福赛斯大厅(Forsythe Hall)校园另一头的服务器群，”他说。“从病人的头部到福赛斯再回来的闭环时间:不到半毫秒。”

虽然大多数人的大脑无法轻易想象这有多快，但Nuyujukian证实，网络的火力是发现最无法解释的认知现象的魔力所在。

“这个临床研究网络的带宽，每秒几百千兆字节，是惊人的，”他说。“我很确定这是迄今为止在临床环境中建立的最快的专用研究网络。它将使我们能够梳理出大脑的某个区域实际上在做什么，这是其他任何方式都无法测量的。

“通过HNC项目，我们将了解人们在开始行动、做出决定、回忆和体验情绪时的想法，其规模从未被测量过。”

Deisseroth说，目前正在进行的第一批研究涉及使用静脉注射氯胺酮进行分离;然后他们会研究强迫症和其他精神疾病，包括抑郁症和恐惧症，以及除分离之外的其他改变的人类状态。“然后我们就会看到科学将我们带向何方，”他说。与动物实验环境不同，观察是唯一可用的数据点，从患者那里获得第一人称反馈的能力将是一个主要的范式转变。

他说:“对动物的细致研究为世界做出了很多贡献，并将继续这样做，但没有什么能像我们从人类那里得到的实时口头反馈那样。”

“不能回头”

Deisseroth决定专注于精神病学研究纯属偶然。

他在斯坦福医学院实习的最后一段时间转向了神经外科。但在他的强制性精神病学阶段，一个病人表现出全面的分裂情感秩序的单一插曲——“一场破坏性的情感风暴和破碎的现实，结合了抑郁症、躁狂和精神病的主要症状，”他在书中写道——改变了他的课程。

“没有人能回答最简单的问题，比如这种疾病在身体上到底是什么，或者为什么这个人会受苦，或者这种奇怪而可怕的状态是如何成为人类经历的一部分的，”他写道。“作为人类，我们试图寻找解释，即使这个探索看起来毫无希望。对我来说，从那一刻起，我就再也无法回头了——我学得越多，就越无法回头。”

所以他就留在这里，深入到他的解释之旅中，而Monje也丝毫不感到惊讶。当他们相遇时，她还是一名医科学生，而戴斯罗斯还是一名实习生，在神经内科病房照顾病人——很多病人预后都很糟糕。

她说:“这些人患有严重的神经系统疾病，很明显，他是多么关心他们，多么想在那里，和他们联系，和他们在一起。”“他非常直观地知道如何表现出同情和同理心，以及如何解读情绪状态。”

Deisseroth想到了他在《投影》序言中写的那个病人。就像这件事促使他改变主意一样，他希望这种痛苦能改变社会对严重精神疾病的无知和缺乏充分认识的看法。

他说:“如果人们看到患有精神分裂情感障碍的人，他们绝对会感到震惊——这种程度的痛苦通常是不常见的。”“精神病学患者不像其他疾病患者那样向社区透露自己的病情。这可不像x光片上的骨折那么简单。”

Deisseroth解释说，但如果我们对流行病学了解得更多，并能与世界分享的话，也许是可以的。他的书在传达精神疾苦的迫切需要方面迈出了令人震惊的第一步。通过人类神经回路研究项目，Deisseroth打算超越文字的唤起性使用来展示它。

“尽管我们的初衷是好的，但我们的社会并没有充分认识到精神疾病有多严重，有多普遍，”他说。“有很多人以神秘的方式受苦，我们都应该希望这种情况得到改变。第一步是理解。”