摘要：科学家发现，人类和小鼠在响应不利的感觉经历的响应时共享持续的脑活动模式，为我们的情绪和神经精神疾病打开了一个窗口。...
我们并不总是理解自己的情绪，但是没有他们，我们将无法过正常的生活。他们引导我们生活，指导我们做出的决定和我们采取的行动。但是，如果它们不合适或呆了太久，它们可能会造成麻烦。
神经科学家和精神科医生，尽管他们尽了最大的努力，但对我们情绪的大脑活动，如何使我们打勾以及如何使我们生病的大脑活动不够理解。
现在，在计划于5月29日发布的研究中科学，斯坦福大学的研究人员已经绘制了整个精心的神经元加工，这是由轻度不愉快的感觉体验触发的情绪反应的基础。这种大脑活动的特征被人类和小鼠共享 - 并且，从介于两者之间的每一个哺乳动物。 （也许您的宠物已经向您解释了这一点。）
这些发现可以帮助揭示众多神经精神疾病背后的一些驱动力，这在很大程度上以麻烦的情绪表现为特征。
“情绪状态是精神病学的基础，”生物工程和精神病学和行为科学教授的医学博士Karl Deisserot，他领导了跨越斯坦福大学医学医院和实验室设施的合作团队努力。与Deisseroth共享该研究的高级合着者是医学博士Carolyn Rodriguez，Pshine和行为科学教授；神经外科助理教授Vivek Buch，医学博士；医学博士保罗·努尤吉安（Paul Nuyujukian），生物工程和神经外科助理教授。该研究的主要合着者是博士后学者Isaac Kauvar，博士和博士Ethan Richman和MD/PhD学生Tony Liu。
这项研究是斯坦福医学人类神经循环研究计划的项目，该计划是由Deisseroth创立和领导的多学科合作，旨在了解人脑在健康和疾病中内部运作的原则。 HNC计划在住院医学环境中开发并汇集了对人类行为和大脑活动的同步测量和扰动的最新方法。
在这项研究中，Deisseroth及其同事主要关注对感觉经历的反应。但是他怀疑他的团队观察到的精心范围的活动模式也将其推广到积极的经验。 （他的小组也在探索这些。）
将它们全部拉在一起
D. H. Chen教授和霍华德·休斯医学院的调查员Deisserot：“哺乳动物的血统对大脑大小做出了巨大的进化承诺，其所有随之而来的成本和收益。”即使是小鼠的大脑（与同一大小的非哺乳动物相比，大脑很大）也包含近1亿个神经元。人类大脑，近90十亿 - 大约的1000倍。
Deisserot：“更大的大脑意味着更丰富，更复杂的心理生活。” “但是，一旦您扩大规模，就会有实际的限制。人的大脑是如此之大，那些富裕而复杂的信号需要花费一些时间才能在整个大脑中充分传播，融合并正确整合。要做出准确的决策，您的大脑必须将多个感官数据，您的目标，您在空间，物理上的需求，您的预期等方面的位置以及时间误解。
Deisserot，情绪可能代表整合大量信息以指导持久的行为模式，但可能需要一个时间窗口，在广泛分开的大脑结构之间持续沟通以实现这一整合。
里奇曼补充说：“调整这种交流的时间尺度可能是典型大脑功能的重要方面。” “这类似于钢琴的维持踏板的动作，这延长了短暂的笔记的持续时间。”这种精神沟通模式的过度缩短或过长的稳定性都可能导致以情绪功能障碍为特征的神经精神疾病。
那些充满情感的活动模式可能是什么？因为人脑活动是如此复杂，所以弄清楚哪些观察到的信号是重要的信号是一个挑战。
Deisseroth以开发光遗传学而闻名，这是一种使用靶向的光激活蛋白以及光脉冲以及诱导精选神经细胞或它们的组的精致而广泛的方法，以发射或在开关的翻转时保持沉默。但是，这项新研究（依靠短暂住院的人类患者）根本没有使用光遗传学。
取而代之的是，斯坦福队使用了一个巧妙的进化技巧。为了确定情感如何回应经验，研究人员在小鼠和人类中进行了整个神经活动的筛选（大约7000万年前从同一祖先出现的两个物种）来搜索两个物种中存在的活动模式，这些活动模式可以通过相同的情绪生成的刺激，同样的间隔和同一的间隔，以相同的方式和相同的间隔，可以通过相同的情绪生成刺激来诱导。
考瓦尔说：“这种方法使我们能够将研究集中在小鼠和人类之间共享的关键原则上。”
Deisserot，如果在大量的进化时间中，特定的脑活动模式（最终由脑结构和功能的基因决定）并不能帮助生存和繁殖，那么它将丢失，而Deisseroth表示，“如果在这段时间内保留了大脑动力学原理，那么您会更好地相信它可能很重要。”
泡芙，眨眼，眨眼
首先，反射，然后是情感反应：您将手烧在炉子上，反身拉开，然后感觉到疼痛散布和诅咒。深夜在一个奇怪的社区的黑暗街道上的声或类似声音的声音引起了反射性鸭子的反应，然后是恐惧和谨慎的感觉。
从不愉快的感觉输入中出现的情绪的例子太多了。但是这些实例通常很难衡量，而且通常很难上演。对于实验，触发刺激需要安全，可重复且易于传递 - 在这种情况下，适用于小鼠和人员。
对于这项研究，选择方法是每个眼科医生办公室中使用的工具。 Deisseroth的团队利用了一名眼科医生用来提供几乎没有空气的设备，以检查患者眼中的压力。虽然这不是一个痛苦的经历，但肯定会带来不愉快的感觉。在这里，采用这种厌恶但在医学上安全的刺激允许在刺激的时间，持续时间和强度中精确。研究人员确切知道每个粉扑何时开始以及何时停止 - 对于每个受试者对其的精心响应至关重要。
科学家对参与者进行了多个精确定时的“眼泡”，他们询问他们对吹气的感觉，称他们为“烦人”，“不愉快”和“不舒服”，尽管肯定并不痛苦。反复的快速眼粉产生了越来越多的烦恼感，使眼球系列持续了效果。
Deisseroth指出，这种令人沮丧的心态可能是适应性的。 “任何重复的事件对大脑都很重要，在指导未来的行为方面被考虑。”
为了在高分辨率下记录大脑活动，Deisseroth和他的同事在斯坦福医院招募了一群患者，因为他们经历了频繁的癫痫发作，这些癫痫发作对药物的反应不足，因此在手术中深深地插入了电极上的电极，以使各自的神经科学家和神经药物的侧面待遇，以至于可以实现更具针对性的焦点 - 可以实现偏心的焦点 - 独特的焦点 - 癫痫发作会散布在其他健康的脑组织中。
尽管由于纯粹的临床原因，所有这些电极都被植入了患者的大脑中，但它为实验提供了偶然的途径，否则难以执行或不可能进行。
刘说：“这些患者在记录这些植入的颅内电极的记录期间，在医院病床上花费大约一周的时间，而治疗团队则等待自发癫痫发作。”在这段漫长的时间里，这些患者非常愿意自愿参加研究人员的创新研究。
发现受试者对随机定时眼泡的可见反应非常一致。立即响应每个泡芙，受试者短暂地眨了眨眼。在每次粉扑之后的几秒钟内，受试者还表现出额外的眼睛斜视或快速眨眼。这种额外的后闭眼闭合是对不愉快刺激的自然反应（因为它们无法预测下一个泡芙的时机）。它也是准确的量化，可在感觉刺激后立即深入了解情绪触发的行为。
一直以来，实验者了受试者的精心活动。他们拾取了独特的两相模式：在眼球粉扑之后的第一个大约200毫秒内，他们观察到了整个大脑中呈泡芙的活动“新闻”的强烈但短暂的刺激。在接下来的700毫秒左右的情况下，这是在puff触发的大脑活动的单独，更持久的阶段，更具体地将其定位于与情绪相关的大脑中的特定电路子集。 Deisseroth指出，由于团队的同时电气录制和行为技术，这种模式可以发现，这可能与延长的精神交流时间范围展示了有趣的属性，这可能与情感有关。
由于该研究的核心思想是在人类和小鼠中寻找共同的原理，因此科学家在小鼠中并行进行了相同的实验。值得注意的是，小组观察到小鼠大脑活动的两相模式。此外，向小鼠迅速连续地提供一系列八只眼泡，引起了累积的二阶脑活动，并将小鼠置于广义的情绪状态，这进一步证明了它们持续减少从事奖励奖励行为的意愿。 （这种持久性和普遍性是情感的经典标志。）
斜视走了
然后，研究人员使用一种被选为适合在人类和小鼠中使用的药物，进一步测试这种持续活动模式的重要性。在中以高剂量广泛使用，以FDA为抗抑郁药以FDA批准。即使在这些较低的剂量下，也会引起一种称为解离的现象，其中典型的对刺激的情绪反应减少或不存在。
Deisserot：“的接受者完全意识到感官体验，但是即使感觉通常会令人不快，他们通常也没有典型的情感。” “好像是在某人或其他事物上发生的。”他说，的这种分离效应在一个小时左右的时间内消失了。
在仔细设置了研究方案之后，他们可以安全地在医院中对电极植入的人类受试者进行单一剂量的，并且经过充分的知情同意，科学家发现，确实抑制了反复的空气（如患者所描述）引起的情绪。
刘说，临床研究的一个重要部分是能够直接向参与者询问他们的经历。
一位参与者说：“空气泡芙……感到很有趣。”另一个人说：“感觉就像我的眼球小声说。”
与他们的主观烦恼感一致，人类受试者也没有表现出自我保护的行为 - 即使他们完全意识到泡泡并继续具有强大的反思性眨眼，他们仍在吹嘴之间睁开眼睛。值得注意的是，在小鼠中观察到对行为的选择性影响（在用长时间闭合的自我保护时保留自反射眨眼）。
该团队进行了最后一组确定的测量，以检验其核心假设。如果大脑活动的持续性第二阶段在情绪反应中很重要，则该阶段将被预测在这两种物种中被选择性降低，从而有效地加快了大脑的反应。在人类和小鼠中，小组发现，最初的大脑活动的最初快速爆发完全不受的影响。但是，当科学家测量速度较慢的速度较慢的脑 - 长大脑活动的速度消退时，他们发现加剧了这种衰变，有效地增强了大脑的反应，并将粉扑诱导的活动限制为短暂的时间窗口（类似于释放钢琴的维持脚踏板以终止注意事项的时间）。
Kauvar说：“这一切都指向大脑活动的第二阶段与情绪状态密切相关。”
如果加快大脑活动的速度阻止了情绪状态的形成，那么即使在泡芙缺席的情况下，由于引起的加速度也应被检测到。正如预测的那样，小组发现，即使没有眼泡，也会加速“内在的时间尺度” - 衡量脑活动模式相关的时间的度量。在这两种物种中，消失后，内在的时间尺度迅速恢复到其正常持续时间。
最后，该小组发现，还可逆地减少了这两种物种的整个大脑的同步。 Deisserot：“分离药物可能会使大脑活动的稳定阶段稳定，因此短暂的信息不能在整个大脑中正确整合信息，包括建立情绪状态。”
基于时机的情感科学？
这些可调节的，可测量的时序属性（在放慢速度或加速方向上都超出典型范围）时，可以提供有关分类，量化甚至治疗神经精神疾病的线索。
Deisserot：“这种综合大脑活动的衰减（原因）通常可以防止从大脑的不同地区流入信息的协调。”这可能导致右手完全不知道左手在做什么的情况。 Deisserot：“精神分裂症患者报告了对外国人的看法，而不是自我生成的，对自己的行为的控制。”
另一方面，如果脑部疾病导致第二波脑活动的衰减太慢或积累过多的强度（可能是由于脑接线或基因表达的差异，甚至与个人经历有关），则可能导致脑状态过度，因此，持久，持久，持久或不合时宜的情绪或不适的情绪或侵入性的思想，例如患有后压力的人，抑制后的抑制作用，是对抑制性的抑制作用，或者是抑制性的，是对抑制性的抑制作用。根据代表这种持久性改变的特定电路，预计会出现不同的症状（和不同的疾病）。
与健康和疾病中的情绪不同，相同的信号持久性质量可能会有力影响信息处理的基本速度，这是人口中的另一种特性。 Deisserot：“自闭症谱系障碍的人通常很难跟上高速信息爆发，这是语言和社会信息处理所需的能力。”高级脑状态是否会导致难以遵循快速变化的输入？
Deisserot：“这些都是令人着迷的可能性，我们现在正在探索。” “令人惊讶的是，公正的《精心范围》屏幕可以揭示出来，尤其是在正确的技术以及数百万年级的发展中。”
斯坦福大学技术许可办公室已申请了与研究相关的知识产权专利。
退伍军人事务的研究人员帕洛阿尔托医疗保健系统和威尔·康奈尔医学为这项工作做出了贡献。
该研究由美国国立卫生研究院（Grants P50DA042012，R01MH105461，R01MH133553和R01NS095985），AE基金会和匿名捐助者资助。
