思维黑客：斯坦福神经科学家试图破解大脑最棘手的谜题

卡尔·代塞尔罗思是斯坦福大学著名的生物工程师、神经科学家和精神病学家，他创建了人类神经回路项目，旨在更好地理解和治疗一些最令人费解的心灵之谜。

“脑细胞如何产生情绪或感受？”

这正是驱动卡尔·代塞尔罗思博士的问题。他是斯坦福大学著名的生物工程师、神经科学家和精神病学家，其研究已经重塑了我们对人类大脑的许多认识。

答案可能为一些最复杂、最严重的精神健康疾病（包括分裂情感性障碍和边缘型人格障碍）提供洞见。

大约每200人中就有1人在一生中会患上分裂情感性障碍。这种疾病以妄想和幻觉等精神分裂症症状以及抑郁和躁狂为特征。在美国，约有1400万人患有边缘型人格障碍，其表现为不稳定、强烈的情绪模式、冲动行为、自残以及对自我的不健康看法。

代塞尔罗思说：“这是大多数人从未见过但需要了解和关注的经历——并应给予适当的关怀、科学支持和社会支持。”

找到这些疾病的病因是代塞尔罗思及其团队的使命，他们将前沿神经科学与医院住院环境中的最先进实验室相结合，创建了人类神经回路项目。

代塞尔罗思和他在斯坦福的同事们希望更好地理解神经精神疾病及其最佳治疗方法。他的最终目标是解码“人类在健康和疾病中所体验的内心世界”。

他告诉媒体记者：“这种科学发现的层面非常令人兴奋和鼓舞。虽然我治疗患者并进行临床研究，但我本质上是一名基础科学家。这正是吸引我进入神经科学和大脑研究的原因：细胞如何产生情绪？它们如何创造一种可能与其他大脑的现实版本不同的现实版本？”

代塞尔罗思补充道：“我们既从基本好奇心出发，也从治疗角度出发。”

研究结果飞速呈现

该项目始于三年前，斯坦福称其为生物医学科学家、数据科学家、神经外科医生、神经科医生和精神病学家的独特合作——主要研究在斯坦福医院内进行，与医院的癫痫监测单元在同一楼层。

在一种模式的测试中，患者佩戴类似浴帽的电极阵列，用于非侵入性记录大脑活动。在其他情况下，患者体内植入了由神经外科医生放置和取出的深部脑记录电极。在两种情况下，来自大脑的实时电活动都会被收集，并通过光纤和铜线传输。

一名志愿者佩戴着布满传感器的帽子（这些传感器可以拾取头皮附近活跃神经元产生的微小电压变化），在实验室接受测试。奈杰尔·沃克/斯坦福医疗保健

这些是“非常大的数据流，覆盖大脑且具有亚毫秒级分辨率，”代塞尔罗思说。

数据流可以与斯坦福校园内的服务器通信，其“往返时间不到半毫秒，允许闭环工作以进行感知和响应。”

他说，响应会被记录下来，因为“人们会进行各种活动，如社交互动、听故事、描述感官反应和描述内心感受——有时在服用不同药物的情况下——并且这一切都处于自然、舒适、安全和私密的环境中。”

“这里的关键创新在于，我们能以毫秒级精度获得结果，”德塞尔罗思说。“就在问题发生的那一刻，我们确实在毫秒级别上看到了大脑中正在发生什么——这是至关重要的一步。”

这些测试不仅限于分裂情感性障碍和边缘型人格障碍。研究人员还在研究自闭症、癌症引发的抑郁症、癫痫、慢性疼痛、解离性障碍、强迫症以及其他与大脑相关的疾病。

这项研究是在患者完全知情同意的情况下进行的；德塞尔罗思说，几乎所有患者都对自己大脑内部发生的事情表达了强烈的好奇心。

人类神经回路项目已经初见成效。在2025年5月发表于《科学》杂志的一项研究中，研究人员发现，人类和小鼠在面对轻微不良感官体验（此处指像在眼科医生那里经历的眼部喷气测试）时，会表现出持续的大脑活动模式。

德塞尔罗思解释他的研究时说：“我们感兴趣的是大脑中的信号从哪里开始，它们如何传播，以及这与人的体验有何关联。”奈杰尔·沃克/斯坦福医疗保健

“我们感兴趣的是大脑中的信号从哪里开始，它们如何传播，以及这与人在那一刻的体验有何关联，”德塞尔罗思说。

研究人员识别出大脑内部的触发活动，这提供了“对与负面情绪相关的神经活动模式起源的深刻洞察”。

“这是绝妙的第一步，”他说。“如果没有启动人类神经回路项目，我们不可能做到这一点。”

改变他一生的时刻

三十年前，德塞尔罗思的人生在一瞬间发生了改变。当时他是一名初出茅庐的医生，正在斯坦福医学院接受医学培训的最后阶段。27岁的德塞尔罗思已经把整个职业生涯“规划”为成为一名神经外科医生，但生活另有安排。

在住院医师规范化培训必修的精神病学轮转阶段，他被分派到一处封闭精神科病房。当时他正在护士站做记录，一名正处于重度分裂情感性发作状态的患者朝他冲过来，大声尖叫。

“我记得自己就坐在椅子上，抬头看着他，看到他混杂着恐惧和愤怒的神情，”德塞尔罗思说。“他在冲我大喊大叫。他有一种错觉或妄想，认为我在算计他。”

“他的愤怒、暴怒和恐惧——看着这一切就在我面前几英寸的地方上演——那真是一次令人震惊的经历，显然也非常震撼。”

借助人类神经回路项目，德塞尔罗思表示，他希望解码“人类在健康与疾病中所体验的内心世界”。他补充道：“这正是吸引我投身神经科学和大脑研究的原因：细胞如何产生情感？”

大多数人可能会从此远离那次经历，再也不回头。德塞尔罗思却决定改变职业道路，将毕生精力奉献给理解大脑和精神疾病的事业，因为那种痛苦是“更高层次的”。

“对我而言，这条路走得漫长，”他说，“但在某种意义上，我终于兜兜转转，又回到了当年那位患者身上。”

研究人员高度关注

德塞尔罗思已经因其开创性的光遗传学发明而备受赞誉，这是一项革命性技术，能让科学家利用光束控制特定脑细胞，他常常将其描述为“操控人体最复杂细胞的万能遥控器”。

该技术结合了光学和遗传学，已被全球数千名实验室研究人员用于更深入地研究大脑、心脏组织、干细胞和生物体发育。它还可以用于触发或阻断疼痛反应，同时让科学家深入了解这些事件期间发生了什么。

由于这项创新，他的名字一直是诺贝尔医学奖的热门人选。

阿尼尔・马尔霍特拉博士是诺斯威尔健康中心范斯坦医学研究所行为科学研究所的联合主任，他称德塞尔罗思是一位先驱，是“真正将基础科学与临床精神病学结合在一起”的人。

马尔霍特拉告诉记者：“我认为，大部分研究界，不仅仅是精神病学领域，都非常关注这种方法。此外，他们也非常关注德塞尔罗思博士，他很可能在某一天会进入诺贝尔奖的候选名单。”。

卡尔·德塞尔罗思博士（中）于2015年11月在加州山景城举行的2016年突破奖颁奖典礼上，与Dropbox创始人兼首席执行官德鲁·休斯顿和女演员凯特·哈德森一同接受了2016年生命科学突破奖。

德塞尔罗思表示，他认为自己目前的研究是最重要的。他说，尽管近几十年来医学取得了重大进步，但人类大脑仍然是最不为人了解的器官。

他说：“对于其他每个器官，我们至少有一个相当清晰的机制模型来解释其运作。心脏显然在泵血，我们可以把心脏看作一个泵。但对于大脑，我们并不完全理解它在那个层面上试图做什么，所以更难修复。”

一位志愿者戴着一顶带有小金属圆盘电极的帽子，这些电极将通过头皮和皮肤记录信号。

但是，他说，这并非不可能——这正是人类神经回路项目如此“令人兴奋”的原因。他每天都会思考一些深层次的问题：

· 如果可以在精神崩溃发生时针对特定神经回路活动开发治疗方法，会怎样？

· 如果自闭症患者突然爆发的严重攻击性易怒情绪可以几乎在开始时就被迅速平息，会怎样？

· 如果通过他斯坦福实验室的研究，癌症引发的抑郁症成为过去式，会怎样？

德塞尔罗思表示：“借助这类研究条件，可供我们研究的精神障碍没有边界。对于这些极其复杂且迄今为止相当隐秘的症状，我们得以深入理解整个大脑内部究竟发生了什么。”

他补充道：“我们的目标是首次开发出能够针对实时发生的神经环路动态变化的治疗手段。”

而且，在实现这一目标之前，他不会停下脚步。

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