几年前,参与两种不同高血压药物研究的男性很快出现了强烈的副作用,但药物试验并未停止。事实上,今天这两种药物都成为了制药公司辉瑞和普强公司的摇钱树。原因是:男性发现这两种药物的副作用是可以忍受的——事实上,是令人愉悦的。奇迹般地,这两种药物都满足了人类古老的提升男子气概的追求。一种是伟哥,治愈了勃起功能障碍,另一种是落健,促进了秃顶男性的头发生长。此外,进行实验的科学家们根本不知道这些高血压药物会带来如此受欢迎的好处。
这种意外收获是科学中最受欢迎的经历之一。除了提供惊喜的快感之外,意外事件还表明我们已经学到了一些新东西。有时,这些知识来自最不可能的来源,这正是我所经历的。
吵闹眼球的案例
我关于科学天意的故事始于一种奇怪的医学症状:吵闹的眼球。没错。我的眼睛在移动时会发出可怕的摩擦声——一种只有我才能听到的声音。我很幸运地遇到了少数几个能理解我症状的人之一:约瑟夫·劳斯切克,乔治城大学生理学和生物物理学教授,也是世界上听觉皮层的权威之一。他认为我的吵闹眼球是由大脑中的神经递质血清素触发的。劳斯切克解释说,他最近对患有耳鸣(一种持续的耳鸣)的人进行的大脑扫描显示,他们大脑的特定部分——伏隔核——比正常人小。这一小撮神经细胞有助于通过另一个主要的接力中心丘脑来调节感觉信息流向大脑皮层。
从这个意义上说,伏隔核就像水龙头上的阀门,它可以防止过多的感觉输入到达我们的意识。控制信息流对于注意力和焦虑以及抑制不必要的噪音非常重要。那个滔滔不绝地讲着手机,对周围的谈话毫不在意的人,就是伏隔核在起作用的一个例子。他只听到手机里的人在说话;他听不到另一只耳朵里的声音,因为他的伏隔核切断了通往听觉皮层的输入。相比之下,患有耳鸣的人因为他们的伏隔核阀门虚弱,而无法关闭恼人的噪音。
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同样的感官关闭功能对于睡眠也至关重要。调节伏隔核活性的血清素水平也会在睡眠-觉醒周期中波动,血清素是一种众所周知的助眠剂。大脑的睡眠中心(中缝核)与伏隔核相连。大脑的情感中心(杏仁核)也与之相连。来自我们大脑情感中心和睡眠中心的输入到伏隔核解释了为什么我们的感觉会在兴奋和压力下变得敏锐,但会被困倦削弱。
通常,功能失调的噪音会被过滤掉。例如,如果我们说话或咀嚼时头部发出的轰鸣声在到达听觉皮层之前没有被关闭,它们会干扰听力。对于患有耳鸣的人,医生将来可能会开出小剂量的选择性血清素再摄取抑制剂(SSRI)药物——与治疗抑郁症的药物相同——少量的血清素或膳食补充剂色氨酸,人体利用它来制造血清素。
亚硫酸盐是罪魁祸首吗?
去年,我为《大众科学》撰写了一篇关于我的吵闹眼球和血清素的文章。之后,我开始收到来自世界各地读者的源源不断的电子邮件和信件,他们秘密地承认自己经历了各种奇怪的大脑混乱。
考虑一下来自罗德岛高压氧护士琼(姓氏保密)的这封信:“我也能听到我的眼球,”她写道。“然而,它不是很大的噪音,只是在我移动它们时来回的嗖嗖声,通常在晚上睡觉前安静的时候。我确信还有更多[这样的身体噪音]……我们只是没有‘注意到’!”
琼是对的。美国国立卫生研究院的查尔斯·林姆告诉我,有些人听到他们的眼球不仅在睡前,而是一直如此! 在这种情况下,噪音不是虚构的;它是由眼部肌肉的拉动引起的。内耳道和大脑之间的颅骨很薄,在患有这种情况的患者中,疾病或损伤会使薄薄的屏障穿孔,使内耳的半规管凸入大脑腔。头部这个额外的孔就像第三只耳朵,可以听到内部声音。
但也许从吵闹眼球的案例中出现的最令人兴奋的联系来自加拿大渥太华的马丁·克朗伯格。几个月前,我收到他的一封信:“请查找附件,这是一篇即将在《生物科学假设》杂志上发表的论文,”他写道。“这篇论文在很大程度上受到了您在《大众科学》上的文章的启发。”克朗伯格的科学论文表明,亚硫酸盐可能通过作用于伏隔核(位于大脑中心的一个小皮层区域)来引起耳鸣。
亚硫酸盐用作抗氧化剂,以防止食物变褐,并用作防腐剂以杀死有害微生物。事实上,我作为一名业余酿酒师知道,酿酒的第一步是添加亚硫酸钠以杀死葡萄上的野生酵母,以便可以用首选菌株接种果汁。亚硫酸盐以这种方式用于许多食品中,磺胺类药物(磺胺类药物)也用作抗生素。
那么亚硫酸盐与耳鸣和吵闹的眼球有什么关系呢?克朗伯格注意到,亚硫酸盐在细菌中阻断的酶——这是亚硫酸盐如此强大的抗生素的原因——与帮助调节多巴胺和血清素产生的酶具有非常相似的化学特性,多巴胺和血清素都是伏隔核中重要的神经递质。特别是,克朗伯格认为亚硫酸盐可能会损害产生多巴胺(二羟苯丙氨酸)的酶的功能,以及合成褪黑激素和血清素所需的酶色氨酸羟化酶的功能。如果是这样,那么亚硫酸盐可能会扰乱伏隔核的正常功能,并阻止它正确调节信息流。
只有时间才能证明这种好奇的跨学科合作是否会产生任何成果,但这很棒,它让我们可以合作和意外地进行科学研究。谁会想到我吵闹的眼球有一天会产生如此多有趣的科学想法呢?
您是科学家吗?您最近是否阅读过一篇您想撰写的同行评审论文?然后联系“心灵问题”编辑乔纳·莱勒,他是博客前额皮质和书籍普鲁斯特是神经科学家的科学作家。他的下一本书,我们如何决定,将于 2009 年 2 月出版。