2011年4月，罗伯特·弗罗姆克和他的团队通过单次激素注射，对处女小鼠的大脑进行了重新编程。
在治疗之前，雌性小鼠对幼崽的哭声大多无动于衷，甚至还已知会践踏它们。但在注射催产素后，小鼠开始表现得更像母亲，用嘴叼起呜咽的幼崽。弗罗姆克是纽约大学朗格尼医学中心的一位神经科学家，他正在监测这些动物的大脑，以找出原因。
起初，当小鼠听到幼崽的哭声时，它们的大脑显示出不规则的神经冲动。然后，随着催产素开始起作用，信号演变成更像母性大脑的有序模式。这项研究以非同寻常的细节展示了激素如何改变神经元的行为。“催产素正在帮助改造大脑，使其对幼崽的叫声做出反应，”弗罗姆克说。
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自 20 世纪 70 年代以来，催产素就引起了神经科学家的浓厚兴趣，当时的研究开始表明，它可以驱动多种物种的母性行为和社会依恋。它参与了一系列社会行为，包括田鼠的一夫一妻制、绵羊的母婴结合，甚至人类之间的信任，这为它赢得了“拥抱激素”的美誉。“人们只是断定它是一种结合分子，一种拥抱激素，这是大众媒体普遍存在的观点，”亚特兰大埃默里大学的神经科学家拉里·扬说，他自 20 世纪 90 年代以来一直在研究这种分子。
这种观点导致一些临床医生尝试将催产素作为治疗精神疾病（如自闭症谱系障碍）的方法。但早期的试验结果喜忧参半，科学家们现在正在寻求更深入地了解催产素及其在大脑中的作用机制。弗罗姆克等研究人员正在表明，这种激素以一种可以增强社会相关输入（如求救信号或可能的面部表情）的方式促进神经元信号。临床研究人员正在启动一波更大规模的试验，以测试催产素是否可以帮助治疗某些类型的自闭症。
这项工作正在促成对这种激素及其对行为的复杂影响的更精细的看法——这需要多种专业知识来完善。“催产素领域已经成熟到足以吸引来自传统上独立的领域的研究人员，从而推动这一领域向前发展，”扬说。
分娩加速器
催产素的故事可以追溯到 20 世纪初，当时生物化学家发现，来自垂体后叶的一种物质可以促进分娩收缩和泌乳。当科学家后来发现负责这种激素时，他们以希腊语中“快速分娩”的短语将其命名为催产素。催产素主要由大脑的下丘脑产生；在 20 世纪 70 年代，研究表明，产生催产素的神经元向整个大脑发送信号，表明这种激素在调节行为方面起着作用。
在 1979 年的一项里程碑式研究中，北卡罗来纳大学教堂山分校的科特·彼得森和阿瑟·普朗格表明，给处女大鼠注射催产素可以引发母性行为：这些动物会筑巢、舔或蜷伏在不熟悉的幼崽身上，甚至将迷路的幼崽送回巢穴。研究人员继续表明，草原田鼠 (Microtus ochrogaster) 大脑中的催产素信号传导有助于这些动物形成终生配对关系——这在哺乳动物中是罕见的。2012 年，研究人员甚至在微小的线虫秀丽隐杆线虫中发现了一种催产素，它有助于动物寻找和识别配偶。
“这是一个非常古老的分子，”印第安纳大学布卢明顿分校的神经科学家苏·卡特说，她的实验室率先进行了许多早期关于田鼠催产素的研究。“在现代动物的进化过程中，它已被反复用于多种用途，几乎每个试图研究催产素对任何类似社会行为的影响的人都发现了一些东西。”
在哺乳动物中，仍然存在许多谜团。催产素很难在大脑中可靠地测量，因此很难确切知道它通常在何时何地释放多少；科学家也不确切了解它如何改变行为。“我们需要开始思考的是催产素在大脑中发挥的更基本的作用，”扬说。神经科学中越来越倾向于描述对大脑运作至关重要的回路，这加强了找出答案的决心。“这就是理解大脑如何调节行为的关键层面，”美国国立精神卫生研究院院长托马斯·因塞尔说，他曾在田鼠身上研究过催产素。
在朗格尼，弗罗姆克专注于幼崽哭声的母性反应背后的回路——这种行为有助于雌性找回无助的新生儿，这些新生儿在母亲移动巢穴时可能会迷路。他专注于左侧听觉皮层，这是一个被认为与检测幼崽的超声波哭声有关的大脑区域。
弗罗姆克四月份发表的研究表明，催产素暂时抑制了抑制性神经元——那些抑制神经活动的神经元——这使得兴奋性细胞能够更强烈、更可靠地做出反应。“我们的假设是，处女大脑是一层抑制层，将幼崽的叫声与催产素配对可以让网络重新配置，”弗罗姆克说。这种激素可能用于放大传入信号，并使其被识别为行为上重要的信号。（至少有可能，他说，这种相同的机制可以解释为什么一些人类母亲觉得自己对婴儿的哭声特别敏感。）
“这项研究是该领域的一个高水位标记，将不同的层面整合在一起：一种强大的行为、一个大脑区域以及它的细胞基础，”同样在朗格尼的神经科学家理查德·钱说。钱一直在详细研究催产素对神经元回路的作用，方法是检查海马体的切片，海马体是一个与学习和记忆有关的区域。在 2013 年对大鼠的一项研究中，钱的团队发现，催产素选择性地作用于一种称为抑制性中间神经元的细胞，以抑制神经元回路内的背景杂音。“催产素改善了信号传输，几乎使信息流经系统的能力提高了一倍，”钱说。实际上，它产生了更多的信号和更少的噪声。
弗罗姆克和钱的工作符合一个更广泛的理论：催产素帮助社会互动和识别的一种方式是增强大脑对社会相关视觉、声音或其他刺激的反应。扬已经表明，这种激素可以帮助小鼠识别并注意其他小鼠的气味；其他人发现它可以提高人们识别面孔的能力。
这种激素并非单独起作用。2013 年，加利福尼亚州斯坦福大学的神经科学家罗伯特·马伦卡和他的同事表明，催产素与神经递质血清素协同作用，以降低伏隔核（一个与奖励有关的大脑区域）中神经元的兴奋性。这个过程似乎支持了小鼠回到它们与其他动物进行奖励性社会互动的环境的偏好。“催产素是一个系统的一部分，”卡特说，“它不是唯一重要的分子，但它在某种程度上对大量其他系统具有调节作用。”
信任问题
基础研究的快速发展伴随着临床兴趣的蓬勃发展。催产素自 20 世纪 50 年代以来一直用于加速分娩，因此许多研究人员认为在实验中使用它是相对安全的。
大约十年前，心理学研究开始表明，通过鼻腔喷雾剂输送的单剂量催产素可以促进健康成人的各种社会行为。与接受安慰剂治疗的玩家相比，在玩投资游戏之前吸入催产素的人更愿意将他们的钱委托给陌生人。一剂这种激素还增加了人们凝视面部眼睛区域的时间，并提高了他们从细微表情中推断他人情绪状态的能力。
催产素是社会认知中心的想法使其成为治疗精神疾病（尤其是自闭症谱系障碍）的有吸引力的候选药物。患有这种疾病的人通常在社会互动和沟通方面存在问题，可能无法适当地处理社会刺激——科学家们推测，催产素可能会逆转某些症状。从 2010 年开始，出现的结果似乎支持了这一理论：研究人员发现，单次吸入催产素可以暂时改善自闭症谱系障碍患者的同理心和社会合作能力。
“人们非常兴奋，”临床神经科学家埃夫多基亚·阿纳格诺斯图回忆说，她共同指导加拿大多伦多荷兰布洛尔维尤儿童康复医院的自闭症研究中心。但阿纳格诺斯图说，当研究人员急于测试催产素作为精神药物时，跳过了一些初步步骤。“老实说，如果我们做得正确，我们就不会以我们现在的方式去做。它有点太快了，”她说。由于催产素在几十年前就通过了药物开发的早期标准步骤，因此一些研究人员没有系统地测试一系列剂量，以查看它们是否具有不同的心理影响。
许多早期关于自闭症催产素的研究都受到限制，因为它们只评估了单剂量，参与者相对较少，而后来进行的更多剂量实验未能显示出同样的希望。2010 年，澳大利亚悉尼大学的临床心理学家亚当·瓜斯特拉研究了 16 名患有自闭症谱系障碍的男性青少年，发现单剂量催产素可以提高他们通过观察他人眼睛来判断他人情绪的能力。但是，当他尝试每天两次服用这种激素两个月时，他发现社会互动或社会认知方面没有显着改善。“到目前为止的研究确实表明，随着时间的推移，催产素在改善精神疾病方面的益处有限，”他说。瓜斯特拉说，要弄清催产素复杂的神经学效应需要时间。“如果我们想要一个简单的答案，我们就不会得到它。”
一切都在细节中
到目前为止，很少有研究明确地将自闭症与催产素信号传导问题联系起来。一些最清晰的证据于二月份出现，来自加利福尼亚大学洛杉矶分校的神经遗传学家丹尼尔·格施温德领导的团队。该小组表明，缺少功能性Cntnap2基因（该基因与一小部分人类自闭症病例有关）的小鼠，其下丘脑中含有催产素的神经元较少，并且与其他小鼠的社交互动也少于对照组小鼠。在每天接受两周剂量的催产素后，这些小鼠再次表现正常。“在此之前，没有证据表明存在与催产素缺陷有关的自闭症亚型，”格施温德说。
他的研究指向了一种更具针对性的临床方法。“自闭症具有高度异质性，但如果你能找到一部分个体——那些有催产素信号传导缺陷的人——他们可能是催产素治疗的最佳候选者，”斯坦福大学的行为神经科学家凯伦·帕克说。
目前正在进行少量大规模临床试验，以测试催产素和基于催产素的疗法治疗自闭症谱系障碍，并确定哪些人可能受益。北卡罗来纳大学的儿童精神病学家林玛丽·西基克正在领导这些试验中规模最大的一项。西基克计划招募 300 名年龄在 3 岁至 17 岁之间的自闭症谱系障碍患者，让他们接受 6 个月的催产素或安慰剂治疗，然后再进行 6 个月的所有人都将接受催产素治疗。
与之前的研究不同，该试验将包括具有广泛症状的人——其主要目标之一是揭示影响人们是否以及在多大程度上对催产素做出反应的一系列因素。西基克将分析认知和社会功能的许多指标，并采集血液样本以寻找与反应相关的生物标志物——如催产素水平及其结合的受体。“林一直在努力创造条件，使你可以在这些条件下研究催产素的潜在有益作用，并真正做到正确，”卡特说。
但卡特和其他科学家对医生和自闭症谱系障碍儿童的父母的报告感到担忧，他们说他们已经在标签外使用催产素——在它经过彻底测试之前。“我们还不了解这种激素是如何起作用的，也没有足够的信息了解重复给药时会发生什么，”卡特说。“这不是人们应该自行管理或玩弄的分子。”
一些工作指出了催产素潜在的阴暗面。卡特的团队发现，给幼年草原田鼠单次低剂量的这种激素可以改善它们成年后的配对结合，但较高剂量会干扰这种行为——可能是因为催产素开始激活其他受体。人类研究表明，在某些情况下，吸入少量催产素会导致人们在捍卫自己免受外来者或竞争对手侵害时更具攻击性。在患有称为边缘型人格障碍的精神疾病患者中，已发现单剂量催产素会阻碍信任和合作。
扬说，催产素领域将受益于基础研究人员和临床研究人员之间更密切的合作。如果基础科学家能够弄清楚催产素如何帮助大脑处理社会刺激，那么这可能有助于设计刺激——以行为疗法的形式——可以与激素一起给予以改变行为，就像催产素和幼崽的叫声一起影响处女小鼠一样。“我认为未来这两个分支需要进行更多的沟通，”扬说。
但研究人员说，早在很久以前，催产素就可以进行品牌重塑。“它不会诱发爱；它不会诱发大量的信任，”瓜斯特拉说。“我们让自己陷入的问题是，我们试图寻找一个简单的答案：催产素在患者群体中起作用或不起作用，或者它增强或不增强某种社会过程。”
但生命科学很少有这么简单的。“已知催产素以不同的方式影响回路，而且它不会以相同的方式影响每个人，”瓜斯特拉说。“我们在这里研究的生物学类型非常复杂。”
本文经许可转载，并于 首次发表 于 2015 年 6 月 24 日。