美国精神健康主管:精神病学必须认真对待数学

美国国家精神卫生研究所新任所长约书亚·戈登表示,他将专注于快速见效的成果、大脑回路和数学的严谨性

美国国家精神卫生研究所(NIMH)迎来了一位新所长。9月12日,精神病学家约书亚·戈登接管了该研究所,该研究所的预算为15亿美元。他此前在纽约哥伦比亚大学研究基因如何通过作用于神经回路使人易患精神疾病。他的前任托马斯·因塞尔离开了NIMH,于2015年加入谷歌母公司Alphabet旗下的初创公司Verily Life Sciences。戈登表示,他在NIMH的首要任务将包括“唾手可得的临床成果、神经回路和数学——大量的数学”,并向《自然》杂志详细解释了这意味着什么。

您计划在您上任的第一年取得什么成就?
我不会做任何激进的事情。我只是要倾听并学习所有利益相关者的意见——科学界、公众、消费者权益倡导团体和其他政府部门。

但我可以概括地说两点。在过去的二十年里,我的两位前任,史蒂夫·海曼[现任马萨诸塞州剑桥市博德研究所斯坦利精神病学研究中心主任]和汤姆·因塞尔,将精神疾病是大脑疾病的理念根植于NIMH,并且为了在治疗方面取得进展,我们确实必须了解大脑。我将绝对继续这一传统。这并不意味着我们忽视了环境和社会互动在精神健康中的重要作用——我们知道它们具有根本性的影响。但这种影响作用于大脑。其次,我将思考如何构建NIMH的研究,使其在短期、中期和长期都能获得回报。


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自从您在2001年完成住院医师实习期以来,神经科学发生了哪些变化?
观察和改变神经元子集活动(例如光遗传学)的强大工具的出现是变革性的。它使我们能够解决神经回路如何产生行为的问题——这种研究方法可能很快会为精神疾病带来新的治疗方法。

您认为NIMH最近的哪些项目特别令人兴奋?
其中之一是人类连接组计划。该项目扫描了一千多名健康人的大脑,以生成他们神经回路的个体图谱,即他们大脑中解释其特定个性的“线路”。在NIMH,我们创建了由科学界设计的标准化数据库来存储这些信息。人类连接组计划将成为该领域的一项巨大资源——可能不像人类基因组计划那样具有影响力,但在那个规模上,我认为是的。

一个值得同样关注但可能没有受到关注的临床项目是针对面临首次精神病发作的个体的协调专业护理项目。一些小型研究表明,协调不同的临床和社会支持计划有助于个人更好地应对。

这是您所说的唾手可得的成果的一个例子吗?
是的。我们现在正在寻找类似的重大临床问题,这些问题存在良好的、循证的干预措施,但尚未被广泛采用。例如,我们有一系列筛查工具,我们认为这些工具可以帮助降低美国的自杀率,美国的自杀率一直在上升,原因尚不清楚。将普遍的自杀意念筛查纳入所有急诊室的常规事项可能是有利的。人们经常因自杀未遂造成的伤害出现在急诊室,但不承认这一点——除非他们被明确询问。

那么中期回报呢?
神经回路可能会在10到15年内带来治疗方法。我们尚不确切知道我们想要修改哪些回路来治疗人类的精神疾病。但现在是开始思考我们需要哪些工具才能使这种转化步骤成为可能并对其进行投资的时候了。

大多数关于神经回路的工作都是在转基因小鼠身上完成的,在转基因小鼠身上,使用光遗传学等工具相对容易地控制特定大脑区域中少量非常特定细胞的活动。我们需要安全的人类方法。我们是否应该考虑可以使用病毒来定向和改变特定神经元活动的方法?或者我们是否应该考虑使用经颅磁刺激深部脑刺激等方法间接刺激或抑制这些细胞?

那么长期来看呢?
从长远来看,真正改变精神卫生保健的变革性治疗将取决于我们学习大脑作为一个整体是如何运作的。我们都倾向于将大脑的巨大复杂性简化为可以理解的块。但是,要理解和利用这种复杂性,我们需要能够将我们所知道的一切,从分子生物学到行为学,整合到我们的大脑工作模型中。这需要严谨的数学。神经元的结构如何影响其融入回路?该回路如何影响其所属的神经系统?这些神经系统中的动态活动如何驱动行为?充分表征这些水平中的每一个,然后跨尺度整合它们,需要大多数人(包括我自己)尚未真正应用于该问题的数学严谨性。

对于神经科学家来说,数学难道不会变得非常困难吗?
这并不那么困难——我不是说我们需要弦理论家!这只是学生接受适当数学培训的问题。未来,我希望每位实验学家也将成为理论家。但在现阶段,我们需要鼓励实验神经生物学家与理论家、数学家或物理学家建立长期的跨学科合作。

我们需要将更多的数学注入到NIMH投资组合的每个层面。数学也可以在精神病学中产生短期影响,例如预测个体对药物的反应以及更普遍地提高精准医疗水平。

在转向基于回路的方法的过程中,NIMH 引入了研究领域标准(RDoC),该标准鼓励临床研究人员研究特定行为,而不是广泛的诊断。它非常不受欢迎:您会继续维持它吗?
临床神经科学通常试图确定抑郁症等诊断背后的神经生物学基础。但这并没有让我们取得很大进展。也许如果我们转而尝试理解各种行为领域(例如冷漠)背后的神经生物学,我们将获得更好的见解。我将RDoC视为一种可能非常有价值的东西,我可能会保留它——尽管可能需要进行一些调整才能从中提取最大的价值。

非人灵长类动物在神经科学研究中仍然是必要的吗?
我们的大部分大脑知识都是在小鼠身上获得的。我很难相信,如果我们不通过具有更发达的前额叶皮层和更大大脑的中间物种,我们就真的能够将我们在小鼠身上获得的知识转化为人类新疗法的设计。所以不幸的是,是的,我认为我们仍然需要使用非人灵长类动物。但我们需要明智地这样做——动物的福利是根本的,我们需要尽量减少我们使用的所有动物的数量。

本文经许可转载,并于首次发表于2016年10月26日。

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