What investigating neural pathways can reveal about mental health

Neuroscientist Kay M. Tye investigates how your brain gives rise to complex emotional states like depression, anxiety or loneliness. From the cutting edge of science, she shares her latest findings -- including the development of a tool that uses light to activate specific neurons and create dramatic behavioral changes in mice. Learn how these discoveries could change the way you think about your mind -- and possibly uncover effective treatments for mental disorders.

2,456,213 views | Kay M. Tye • TED@NAS

Yanyan Hong, Translator
Wanting Zhong, Reviewer

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首先，我要说出一个 你认为是正确的看法。 “你思想的方方面面 都源自你的大脑。” 如果我们认为思想来自大脑， 那为什么我们对待心理和身体疾病 的态度如此不同？ 身为神经科学家，别人常告诉我， 我不能去研究内心状态， 如焦虑、渴望、孤独， 是如何由大脑呈现的， 所以我决定，我偏偏要这么做。

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我的研究项目旨在 通过研究脑回路来理解思维。 具体来说，我在探究我们的 大脑是如何产生情感的。 要研究情感和情绪是非常难的， 因为它们无法衡量。 行为仍然是最好且唯一 能用于窥测他人情感体验的窗口。 没错，自我评估是一种行为输出， 对动物和人都适用。

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动机行为可大致归为两类： 寻求愉悦和逃避痛苦。 生存最根本的能力 就是去接近那些对你有益的事物， 并回避那些对你有害的事物。 而在我们现代社会中， 无法鉴别其中的差异， 就会被贴上心理疾病的标签。

01:23
如果我的车出了问题， 我会把车送去技工那里， 他们会做的第一件事 就是检查引擎盖下。 但在心理健康研究中， 你不能只靠按下按钮 就把引擎盖弹开， 这就是为什么我们 要用动物进行实验。 准确来说，我的实验室 用小鼠做实验。 若要理解大脑， 我们就需要研究大脑。 这是史上头一回，我们能做到， 我们能打开引擎盖， 我们能够查看内部， 进行实验，看到结果。

02:00
我们的思维是个黑匣子， 而科技为其打开了新窗口。 光遗传学工具的发展 让我们能前所未有地 控制大脑中特定的神经元， 以及它们如何发出电信号 进行彼此交流。 我们可以用基因工程 制造对光敏感的神经元， 然后用光来控制神经元的激发， 从而改变动物的行为， 让我们能深入了解 那个神经回路的作用。 想知道科学家是如何 想出这种方法的吗？

02:35
科学家借用其他基础科学领域的知识， 开发出了光遗传工具。 水藻是单细胞生物， 已经进化成向光而游的特性， 当蓝光照在水藻细胞的眼点上， 有一个（离子）通道会打开， 产生电信号， 让小鞭毛拍动， 将水藻推向阳光方向。 如果我们复制水藻对光敏感的部分， 通过基因编辑将其加入神经元， 我们也能让神经元变得光敏感。 不过，对神经元而言， 当我们通过光导纤维， 把光照到大脑深处时， 我们会改变神经元如何将电信号 发送给大脑中其余神经元， 从而改变动物的行为。

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在我同事的帮助下， 我率先使用光遗传工具， 选择性地锁定 A 点的神经元， 通过连结发送信息到 B 点， 让周围联结其他地方 的神经元不受影响。 这个方法能让我们测试大脑 这一团乱麻中每根连接线的功能。

03:47
大脑有个区域叫做杏仁核， 大家一直认为它对情绪至关重要， 而我的实验室发现， 杏仁核就像是道路上的分叉， 启动一条路径就会 驱动积极的情绪和接近行为， 而启动另一条路径则会 导致消极的情绪和回避行为。

04:06
我给大家展示几个例子—— 体验一下原数据—— 我们如何用光遗传学 来锁定大脑中特定神经元， 并导致极其特定的行为变化。 焦虑症患者的杏仁核 两个部分之间的 交流存在异常， 但在人类身上很难知道 这种异常是焦虑症的原因 还是后果。 我们能使用光遗传学 在小鼠身上锁定同样的通路， 看看会发生什么。

04:36
这是高架十字迷宫， 是一种广泛使用的 焦虑行为测试。 它测量小鼠有多少时间 待在闭合通道的安全中， 与之相比又花多少时间 在开放通道中探索。 小鼠已经演化成偏爱密闭空间， 比如安全的鼠洞， 但为了觅食、找水、寻配偶， 它们需要出去到开放的野外， 在那里它们更容易受到天敌威胁。 我坐在背景的这里， 我准备要去打开开关。 现在，我打开了开关， 把光照打开。 大家可以看到小鼠开始 更频繁地探索迷宫中的开放通道， 与用药物治疗焦虑不同， 它没有变得镇静， 也没有出现运动障碍， 只是在进行协调、 看起来自然的探索。 这个几乎是立即见效， 且没有任何可检测到的副作用。

05:31
现在，我关上开关， 你们可以看见小鼠的 脑功能恢复正常， 且躲回了角落。 当我在实验室记录这些数据时， 我非常兴奋，却