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生物科普:揭秘大脑中的激素与递质,以及心流状态的神经运作

2020年1月23日  来源:scottcgi 作者: 提供人:beiqiao97......
生物科普:揭秘大脑中的激素与递质,以及心流状态的神经运作

本文,将会系统全面地介绍和解读——大脑中激素递质的功能、种类、区别和联系,神经递质对我们的影响和控制,以及揭秘心流状态的神经运作机制。

相信本文的所提供的观点和视角,将会让我们从全新的角度——去看待我们自己的行为和感知,以及我们自己与大脑的关系。

主题目录如下:

  • 大脑控制:递质
  • 大脑控制:激素
  • 激素与递质的区别
  • 神经递质的种类
  • 解读:六种心流递质
  • 简述:其它主要递质
  • 心流递质的联合运作
  • 心流的意义
  • 结语

大脑控制:递质

递质,是神经递质的简称英文是Neurotransmitter(神经传导物质),顾名思义它是神经元(也称神经细胞)之间传递化学信息的物质。

具体一些,神经元传递的信息有两种:一种是化学信息,一种是电信息,其中化学信息就是在化学突触结构之间传递的化学分子,即神经递质

因此,我们可以说,只要有化学突触结构,就会存在传递神经递质

而我们知道,大脑与脊髓构成了——中枢神经系统,脑神经与脊髓神经构成了——周围神经系统,传出神经末梢遍布器官、血管、肌肉、腺体构成了——自主神经系统(也称植物神经系统,不受意识支配),于是这个三层神经结构,就形成了神经系统对人体的全面控制。

那么,神经系统的控制指令,就是通过突触结构传递神经递质(代表指令信息),来完成的。

所以,突触结构神经递质,不仅存在于神经元之间,也存在于神经元与其它细胞之间(如肌细胞、腺细胞)。也就是说,神经递质不仅存在大脑之中,也存在于遍布全身的神经系统之中。

从此我们可以看出,神经系统控制了其它系统,神经元控制了其它细胞,大脑中的神经元控制了身体的神经元。而大脑中的神经元网络拥有两套控制系统,即:意识控制非意识控制,其中非意识控制就是自主神经系统,包括交感和副交感系统。

而如果类比《自私的基因》中的拟人说法,我们可以说——“自私的大脑”,因为肌肉与骨骼系统沦为了大脑“跑腿”的工具,血管与器官沦为了大脑“吃喝”的工具,或把工具换成“奴隶”会更为贴切。

大脑控制:激素

激素,又称荷尔蒙,即Hormone的音译,它是在细胞之间(不通过突触结构)传递的一种信息,其重要作用在于调节生长、代谢、发育、繁衍等。

激素来源于内分泌系统的内分泌腺,相对于外分泌腺有导管(如胰腺、乳腺、泪腺),内分泌腺无导管,因此激素会被直接分泌到腺细胞外,接下来:要么周围扩散发挥近距作用,要么进入血液循环发挥远距作用

内分泌腺在大脑与身体各有分布,例如:

  • 在大脑内有:下丘脑(多巴胺催产素、促肾上腺皮质释放素等)、脑垂体(催产素、促肾上腺皮质素等)、松果体(褪黑素)等。
  • 在身体内有:甲状腺(甲状腺素)、肾上腺(皮质醇、肾上腺素去甲肾上腺素多巴胺)、性腺(雌雄激素)等。

这里只列出了一部分内分泌腺体,与对应的一部分激素(其它还有很多),但我们仍能够看出大脑对身体的“掌控”。

例如,下丘脑-脑垂体-肾上腺轴(即HPA轴)——可以用来合成皮质醇,其过程是:下丘脑先释放——促肾上腺皮质释放素,它可以作用脑垂体释放——促肾上腺皮质素,它可以(随血液循环)作用于肾上腺释放——皮质醇。当皮质醇进入血液,除了展现其激素的作用外,还可以反作用于下丘脑与脑垂体,抑制它们“促激素”的释放,从而形成一个——反馈调节环路

皮质醇——属于肾上腺分泌的肾上腺皮质激素之中的糖皮质激素,在应付压力中扮演重要角色,故又被称为“压力荷尔蒙”,它会提高血压、血糖水平和产生免疫抑制作用。

HPA轴——是神经内分泌系统的重要部分,参与控制应激反应,并调节许多身体活动,如消化、免疫、情绪、性行为、以及能量贮存与消耗。

事实上,皮质醇的一个重要靶组织,就是大脑中的海马区,而海马区正是HPA轴的一个主要的调控中心——也因此,长期过多的皮质醇(即压力荷尔蒙),会损害海马区,而海马区的重要作用就是学习、记忆与认知。

那么,大脑中的内分泌腺,又称为——神经内分泌系统;其中的神经元,又称为——神经内分泌细胞;其分泌的激素,又称为——神经激素。而下丘脑和脑垂体,就是神经内分泌系统的首脑,它们主宰了身体的内分泌系统。

显然,神经内分泌系统会产生各种“促激素”,通过血液循环抵达身体的内分泌腺,然后控制它们的工作,以产生相应的功能调节激素。

由此可见,大脑正是通过激素,来“远程”控制身体各个器官,一起协同工作的。

激素与递质的区别

首先,我们需要明确的是,激素递质都是——指令信息。

那么,指令就需要有接收执行者——这就是靶细胞,而具体到靶细胞,它是使用一些具有特定功能的化学分子来处理指令的,即受体(Receptor),又称接收器。

受体可以嵌入在细胞膜上(即细胞膜受体),也可以位于细胞内部(即细胞内受体),它们能够识别特定的指令(如激素、递质、药物、细胞内的信号分子等),并完成特定的功能(如改变细胞的代谢或运动,以及控制基因的表达)。

可见,作为一个靶细胞,只要有相关的受体,就可以处理相应的指令。而一个靶细胞可会拥有不同的受体,而不同的受体可以对同一个指令,做出不同的反应(即激活不同的信号通路),并且不同的受体对不同的指令,也可能做出相同的反应(即激活相同的信号通路)。

为何情况如此多变?因为进化是随机试错, 够用留存。

而指令的本质,也是一种化学分子,它可由不同的细胞产生,也就是说,同一个指令可以由神经元产生——是递质,也可以由腺细胞产生——是激素

例如,肾上腺素和去甲肾上腺素,既可以由脑内神经元产生,也可以由肾上腺髓质细胞产生。因此,这两种化学分子既可以是递质,也可以是激素,(相同的分子结构)不同的归类主要取决于,靶细胞的位置和功能。

其次,大脑是主宰,对神经系统用递质控制,对非神经系统用激素控制。因为非神经系统是独立演化的,它们并没有使用递质通信,大脑要控制它们就要使用它们的指令,即激素

那么,激素递质的显著区别有以下几点:

  • 递质传递需要突触结构,激素则不需要突触结构。
  • 递质是短距传递,仅在突触间隙,激素则可以通过血液循环长距传递。
  • 递质的作用过程迅速,激素的作用过程缓慢(因为长距传递)。
  • 递质是神经系统的信使,激素是各种系统之间的信使。

其实,在生物进化史上,是先有的内分泌系统,然后才有了中枢神经系统,接着中枢神经系统就控制了内分泌系统,即:神经元控制了其它所有细胞。

最后,大脑的基本功能单元就是神经元,因此大脑中的神经元支撑了思想、认知与意识,所以大脑中的递质与人类的精神世界息息相关。

因此,为了维持大脑内的稳态,血脑屏障会阻止体内的大部分递质激素进入大脑(如多巴胺),以保障大脑神经现实的正常运作。

但某些精神药物除外,它们可以进入大脑影响递质的释放、分解与回收,从而改变人的思维、记忆、情绪、认知与意识等等。

神经递质的种类

现在已知的神经递质有很多(大约60多种),主要分为四大类:单胺类(生物胺,包括单胺类与多胺类)、肽类氨基酸类其它类

  • 单胺类有:儿茶酚胺类、血清素(5-羟色胺、或称5-HT)、组胺、苯乙胺、色胺等。
  • 肽类有:阿片类、催产素(神经肽)、P物质(神经肽)等。
  • 氨基酸类有:谷氨酸、GABA(γ-氨基丁酸)等。
  • 其它类有:乙酰胆碱、花生四烯乙醇胺、腺苷等。

其中上述子类细分如下:

  • 儿茶酚胺类有:多巴胺去甲肾上腺素、肾上腺素。
  • 阿片类有:强啡肽、脑啡肽、内啡肽(也称脑内啡,即脑内吗啡)。

以上,就是大脑内的主要神经递质(常见但不在脑内的未列出),其中加粗标记的,就是与我们身心状态密切相关的六种神经递质。

“心流基因组计划”的共同创始人——史蒂芬·科特勒(Steven Kotler),在《盗火》一书中,指出:

“在心流中,就像我们所检验的大部分状态一样,六种强大的神经递质——多巴胺、去甲肾上腺素、内啡肽、花生四烯乙醇胺、血清素和催产素——以形态各异的序列浓度开始发挥作用。这些都是能够引起愉悦体验的化学物质。事实上,它们是大脑所能产生的六种最令人愉快的化学物质,并且这些状态是我们仅有的,可以同时体验多种神经递质的状态之一。”

而与我们精神世界密切相关的神经递质,则是苯乙胺色胺,它们又被称为——痕量胺。而痕量,指的是极小的量,少得只有一点儿痕迹。这意味着,这两种神经递质,在脑内只能以微量的形式存在,否则就会出现重大影响(精神意识的改变)。

疯狂的天才药理学家——亚历山大·舒尔金(Alexander Shulgin),一生痴迷于研发精神药物,并创造了200多种相关化合物。而他主要研究的对象就是——基础胺化合物,即:苯乙胺色胺的衍生物。

在研究生涯中,舒尔金独立实验、以身试药、详细记录,专注于探索人类精神世界的边界,并最终打破边界的束缚,将人类意识推向宇宙深渊之处,在那里,精神感受与物质本源建立起了不可思议的深邃连接。

例如,他发现有些药物,可以延缓时间感、推进时间感、引起强烈情绪反应,以及完全浇灭感觉。

最终,舒尔金将其所有研究成果,总结成了两本书:《我熟知并热爱的苯乙胺药物》(1991年出版,176种)和《我熟知并热爱的色胺药物》(1998年出版,55种)——在“地下化学界”,它们被称为舒尔金的“烹饪书”。

是的,这两本书里所传播的知识,在某些人(或机构)看来——就是无价的(物质与精神)财富,而在另一些人(或机构)看来——简直就是空前的灾难。

这里值得一提的是,苯乙胺及其衍生物,大部分都含有苯基,因此也被称为——苯基乙胺,而这种递质的作用,就是让人感到——小鹿乱撞、一见钟情、心动心跳——爱情扑面而来的感觉。

解读:六种心流递质

六种与心流相关的递质,在脑内的神经运作,将会改变我们的身心状态,影响我们各种脑力——如创造力、直觉力、洞察力、感知力、想象力、及思辨力——的发挥水平,从而彻底转换我们与现实世界的交互模式,最终带来不可思议与意想不到的结果。

下面,我们将会针对这六种脑内递质,进行粗线条、概括性(但传神)的解释说明。

多巴胺——行为动机、试错学习、运动控制。核心词:奖励预测,即:颅内模拟获得奖励的可能性,就会释放多巴胺,形成渴望与意愿,但奖励并未真正获得。也就是说,多巴胺是我们能够行动的驱动力来源。

例如,声色犬马学的快(高奖励预测,兴趣浓),纵情声色难自控(低奖励预测,不接受)。

至于运动控制,是因为负责运动协调的脑区(纹状体,Striatum)依赖多巴胺才能正常工作,因此分泌多巴胺的细胞死亡(即黑质细胞),就会患帕金森疾病。

从此我们可以看出,运动是一件耗费能量的行为(如维持姿势,或完成动作),没有多巴胺提供奖励驱动力,是无法进行的。

去甲肾上腺素——注意力、应激反应、运动能力。核心词:立即行动,即:脑内释放去甲肾上腺素(同时体内释放肾上腺素),能够让我们迅速对环境信息,做出反馈行为。

例如,在地狱恶犬面前——战或逃。

有趣的是,多巴胺是去甲肾上腺素的前体,也就是说要得到去甲肾上腺素,就需要先合成多巴胺。于是「多巴胺-去甲肾上腺素」可以理解为:先有动力,才能行动。

那如何才能有动力呢?——颅内模拟可以获得的奖励,即:奖励预测。

血清素——心情、睡意、食欲、焦虑、抑郁。核心词:情绪调节,即:低浓度血清素自我否定,高浓度血清素自我满足,而高度的自我满足,又会诱发同理心与开放感。

例如,吃的少(饥饿)、睡不好(失眠)、心情差(经历负面事件),血清素含量就会下降,于是就会感到焦虑,甚至抑郁,这是用痛苦获得人的有限注意力,让人反思当前情境,并做出改变的行为。

在此我们可以看到,同样都是为了驱动人的行为

  • 多巴胺在于好奇、探索和学习——侧重奖励,即趋利;
  • 血清素则与生存状态密切相关——侧重惩罚,即弊害。

内啡肽——止痛、欣快。核心词:痛快,即:痛并快乐着。

例如,当长时间、连续、中等至高强度的运动,把肌肉内的糖原用尽,内啡肽就会分泌。另外,辣椒素也能刺激分泌内啡肽。

而在进化过程中,内啡肽的作用,可以说就是大脑保命的“最后一搏”,为什么?

因为短暂的疼痛,是为了激发身体弊害的行为,而持续性中等以上的疼痛,会让身体长时间丧失弊害的能力,同时大脑也会失去判断决策力——这只会增加死亡的概率。

那么此时,大脑给予内啡肽,先止痛让身体可以弊害,再欣快让思维可以高速运转——如果这还不能摆脱危险,那么也就Game Over了。

催产素——亲密关系(爱情稳定,想要拥抱)、社交行为、信任合作、以及安全感。核心词:情感连接,即:弱化自私个体,强化利益共同体。

例如,天生专一的田鼠,抑制其脑内的催产素,它们就会变得花心。而将催产素注入失去配偶的田鼠脑内(只有注入到分泌多巴胺的细胞内才有用),它们就会恢复到有配偶的稳定状态。

可见,这种田鼠的专一属性,并不是写进基因的,而是通过催产素调控的。那么事实上,催产素能够刺激分泌多巴胺,多巴胺能够刺激分泌催产素,从而形成一个反馈增强回路,其作用就是加强——情感连接(这对基因遗传至关重要)。

需要指出的是,女性体内(不是脑内)的催产素主要与生育功能相关(显然这是在创造一种与子代极强的情感连接)。

花生四烯乙醇胺——减少痛苦和焦虑、增加轻松和愉悦。核心词:愉快,即:在进食和睡眠等诸多情境下,减少痛苦和焦虑感,增加愉悦感,那么与内啡肽不同,花生四烯乙醇胺的释放场景不会让大脑觉得“性命攸关”。

例如,在巧克力中就含有——花生四烯乙醇胺与苯乙胺,吃巧克力会让人感到轻松愉悦,并可以暂时将烦恼抛之脑后。并且,通常会连续不断地吃(直到吃完),这是多巴胺在时刻进行奖励预测,以阻止降低奖励的行为发生。

因此,我们可以看到这样一个场景:饥饿令血清素下降,痛苦感上升,大脑开始幻想美食,多巴胺释放,寻找食物的驱动力爆表,此时获得一顿大餐,在品尝的过程中,多巴胺浓度维持,让人难以停止进餐,血清素回升带来满足,花生四烯乙醇胺释放消除痛苦并带来愉悦,那么此时的愉悦就是真正的奖励,会被大脑记忆和学习(如在哪里,吃的什么,谁请的客等等)。

事实上,我们可以说,大脑给予的真正化学奖励,就是:内啡肽和花生四烯乙醇胺,前者是生死奖励,后者是生存奖励,而多巴胺就是对这两者的预测期望

那么,既然是生存奖励,花生四烯乙醇胺在心流时刻,就会带来——将生存能力以指数级形式提高的“超验感知”,如:强化情节记忆回想、激发感官经验连接、产生创造性思维、涌现哲学性洞见、瓦解线性记忆、无自我意识转变等。

简述:其它主要递质

以下介绍,主要是这些递质在脑内的作用。

  • 乙酰胆碱——自主系统调节(休息、消化、心率和性唤起)、控制肌肉收缩、巩固记忆(参与海马区运作)。
  • GABA——抑制兴奋,令人舒缓平静、焦虑消失、全身放松、轻微欣快。
  • 谷氨酸——激发兴奋,在神经系统中最为丰富,可想而知与繁衍相关(基因的初心)。
  • 组胺——过敏反应、及大脑上皮层激活,因此抗过敏(如果抑制中枢神经的组胺运作)就会嗜睡。
  • 肾上腺素——增强巩固记忆(脑内很少,主要在体内发挥战或逃的作用,但战或逃的记忆需要被记住,有生存意义)。
  • P物质——传递痛觉信息。
  • 腺苷——抑制作用与促进睡眠。

心流递质的联合运作

以下观点,主要来自《盗火》中的描述:

  • 「多巴胺、去甲肾上腺素」——能够提高注意力、加快肌肉反应次数、增强认知能力,帮助我们在信息中找到关联性,同时还能加强爱情的浪漫之感。
  • 「内啡肽、催产素」——将母亲与孩子、朋友与朋友联系起来。
  • 「花生四烯乙醇胺、血清素」——加强了我们信任、开放与亲密的感受。
  • 「内啡肽、花生四烯乙醇胺」——减少疼痛,让(化学反应中)生理上的痛苦不再传递,让我们能够对正在发生的事情,投以更多的注意力。
  • 「内啡肽、催产素、血清素」——能够安抚大脑中的警戒中心,从而让人感到强大、安全和放心。

接下来,我们来看一下,心流(Mental Flow)的激发过程:

首先,大脑分泌「多巴胺、去甲肾上腺素」是心流的前兆,它们能帮你集中注意力,提升敏感度。等你慢慢关闭掉大脑中的一些声音,这时候你就会获得平时没有的视角,你看问题会有一种新鲜感。

其次,等到你进一步深入,大脑会分泌这「内啡肽、花生四烯乙醇胺」,它们的作用是减轻痛苦,你的不适感和压力都减弱了,这将进一步让你集中注意力。

特别是这个「花生四烯乙醇胺」,它扮演者着一个重要的角色,即急速增加“横向思考”(Lateral Thinking),这是我们在分离思想之间进行广泛连接的能力。也就是说,它特别擅长建立遥远的连接,把头脑中两种不同的东西连接起来,这就有可能带来创造性的发现。

然后,当你真正深入到极致的时候,大脑将进入一种半睡眠的状态,现在更多的区域关闭了,潜意识开始占据主导地位。

最后,我们在潜意识为主导的心流状态中,能够接收和处理更多信息,更容易建立想法连接,计算的速度也更快。到了这一步,大脑会分泌「血清素、催产素」,让我们感到和平、幸福、充满信任感,正好有利于把信息综合起来处理。

那么,当人们体验到一次完整的心流状态时,大脑就会完成这六种递质的组合释放,这也是大脑能产生的全部愉悦感的直接来源(其它激素或递质,可以间接激发这六种递质)。

因此,如果我们进入心流状态,其实我们就开启了大脑潜能的——“超级模式”

而同时,这六种递质都对社交联系有所影响,于是当心流状态在团队(每个人)之间流动时,人与人之间的联系就会更为紧密,合作也将因此而加强,这种心流团队现象,就被称为——集体心流(Group Flow)。

心理学家——基思·索耶(Keith Sawyer),在《群体天赋》(Group Genius)中解释道:

“这是一种巅峰状态,群体成员都处在他们表现的顶点;对一个团体来说,在急速变化的情境下融合各自的行为与意识,即刻做出临时调整,变得前所未有的重要。”

例如,对海豹突击队成员来说,转换一旦打开,其间的体验清楚而明显。他们的意识开始改变,不再如同分离的个体一般行动,而是像同一个单一的实体、同一个忙碌的精神一般运作。正如指挥官戴维斯(化名)所说——当他们在高危、高风险地区执行任务时,那种集体意识是他们完成任务唯一的方式。

心流的意义

奥地利心理学家——维克多·弗兰克,在《活出意义来》一书的序言里,说道:

幸福,不是追求就能得到,它必须因缘际会……是一个人全心全意投入并把自己置之度外时,意外获得的副产品。”

而积极心理学奠基人之一——米哈里·契克森米哈赖,在《心流》一书中,指出:

“人们最常述及的心流体验的特征就是,在心流中会把生活中所有不快乐的事忘得一干二净。这是因为要想从活动中汲取乐趣,必须全心全意地专注于手头的工作,所产生的重要副产品——就是心流状态下的心灵,完全没有容纳任何不相关信息的余地。”

因此,心流就是快乐的源泉。

接着更进一步,契克森米哈赖在《心流》中,认为:

“每个人毕生都面临着不计其数的挑战,而每次挑战都是一个获得幸福的良机。掌控生命殊非易事,有时根本就是一种痛苦,但日积月累的最优体验(即心流体验)会汇集成一种掌控感——说得更贴切些,是一种能自行决定生命内涵的参与感——这就是我们所能想象的,最接近所谓“幸福”的状态。”

因此,不断地追求心流体验心流,其实就是处在了一种幸福的状态。

结语

本文所讨论的神经递质,都是内源性的,也就是说,都是我们大脑根据神经现实的运作需要,而自己产生的。

其中六种心流递质,可以改变我们的身心状态,即身体和精神的工作模式,我们可以从主观感受的角度来进行记忆:

  • 多巴胺和去甲肾上腺速,主导——追求目标与执行行动。
  • 内啡肽和花生四烯乙醇胺,主导——潜能发挥与愉悦奖励(止痛算是一种奖励)。
  • 血清素和催产素,主导——自我评价与合作互利。

显然,心流状态是我们可以通过训练,来抵达的一种“超级”工作模式。

那么,苯乙胺与色胺属于精神递质,可以改变我们的精神世界,即精神底层的运作规则,这是与心流递质改变模式完全不同的。

也就是说,心流递质只是切换大脑的工作模式,这是系统所支持的功能,就像CPU和GPU可以超频一样;而精神递质却可以修改大脑的底层设定(如时间空间感,甚至感知超维空间),这是系统稳定运行的基石,就像修改计算机系统的配置表一样,会带来意想不到的结果,如蓝屏。

因此,我们可以将苯乙胺与色胺,视为——微剂量虚拟现实

而可以推测的是,精神递质有其固有的进化功能(如诱导其它递质),其运行量有极为严格的控制,但超过系统阈值量,就会带来认知知觉的根本性改变,即:改变了生物系统与物理系统的底层交互逻辑——而这就是一个典型的,随机进化冗余功能的体现。

那大脑为什么会发生精神递质的阈值过载?

答案就是,精神疾病(即系统错误)与外源性药物(即精神递质的化学衍生物),而外源性药物一般都是用来治疗精神疾病的,如抗抑郁药。在此不忘了,从历史统计来看,天才是与精神疾病密切相关的,如阿斯伯格综合征(Asperger Syndrome),就被称为“天才病”。

最后,如果说大脑是自私的,即:大脑奴役了身体,神经元奴役了其它细胞,那么大脑中几百亿的神经元谁又在主宰谁?神经元为何要构建意识?意识需要听命于神经元吗?以及神经元需要服从于基因吗?

这些都将会在以后的文章中,逐一深入探讨。


主要参考资料:

  • The Role of Neurotransmitters(Very Well Mind)
  • Memorable Psychiatry and Neurology(YouTube)
  • 可汗学院相关视频
  • 维基百科相关词条
  • 《盗火》

激素 / 递质 / 心流

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