大脑里的“Wifi”

陈诚 陈彦霖 赵海辰

【中圖分类号】R741【文献标识码】A【文章编号】1005-0019（2020）04--01

我们的意识到底是什么？有没有什么分子基础调节着我们的意识？这个问题长时间困扰着人类。经过长时间的探索，人们终于发现了一些关于我们意识存在的分子基础，他们像是我们大脑里的“Wifi”，承载着多种多样的信号。

在人体内，细胞和细胞之间，存在着各种各样的联系方式——比如众所周知的胰岛素，具有降低血糖的作用，这个过程就如同产生“Wifi”信号，告诉受Wi-Fi调控的细胞是时候降低血糖了。当然，我们的机体还有很多其它的信号分子网络，他们从胚胎时期直至生命的最后一刻，都在帮助我们的身体维持稳态，保持平衡。这些分子有大有小，作用有强有弱，且缺一不可——编码基因上一个位点的突变，就可能导致不堪设想的后果。在我们大脑里，这些信号分子更是种类繁多，至关重要，存在各种各样的调节方式。举个例子ErbB4是“信号分子”神经调节素1的细胞膜上结合蛋白，它相当于在接收“Wifi”信号，给细胞传递信息。

“Wifi”信号往往分门别类有自己的家族。比方我们的例子：顾名思义，ErbB4蛋白属于ErbB蛋白家族，他们在细胞的发育和维持形态上有着重要的功能。他们介导的信号通路存在于我们身体的方方面面。近些年的研究表明，许多心血管疾病、肿瘤疾病、神经疾病以及精神疾病都有他们的参与[1]。当ErbB家族蛋白被结合时，会激活并触发丰富的细胞内信号传导途径，最终导致从细胞分裂到凋亡的大范围的反应。其分子原理是，激活态的ErbB引发连续的细胞内分子间相互作用[2-3]。

“Wifi”信号具有特异性。就拿刚才的例子ErbB4来介绍：在我们的大脑里，有两种功能相反的神经元：一种是谷氨酸能神经元，他们产生兴奋的信号。一种是GABA能神经元，他们产生抑制的信号。两种类型的神经元分化产生神经元的结构，不断形成大脑中越来越复杂的环路。近些年研究指明：Erb4涉及的信号传导存在于皮质环路发展的多个阶段，特别在GABA能神经环路有重大意义[3-4]。因此，大脑里“Wifi”的缺失，往往是致病的。传统研究大量关注于双向情感障碍和精神分裂症，而近年研究越来越多表明ErbB4对于抑郁症和压力有着不可分割的关系[4]。

换句话说，大脑里的“Wifi”和我们的情感有直接联系。接着我们的例子，大脑的杏仁核被认为是处理恐惧情绪和焦虑至关重要的部位，杏仁核的有一部分为“感受核团”，这里接收处理过的来自外在刺激的信号。另一部分为“行为核团”，这里进一步引发焦虑和恐惧的反应。而ErbB4表达的神经元就在“感受核团”到“行为核团”的过程中起到控制作用。焦虑障碍同抑郁症有着紧密的联系，抑郁症的小鼠中，ErbB4的激活显著增加[5]。但是，ErbB4最为广泛了解的，是精神分裂症。这是如何致病的呢？这和神经元与神经元之间的联系形成，和神经元传递信号能力的获得有关。ErbB4缺失，会导致神经网络的不完整。ErbB4缺失在不同脑区，对于不同的认知功能都有影响，例如注意力，记忆力等等[6]。

“Wifi”信号存在于不同时期。关于无法接收“Wifi”信号（ErbB4缺失）的精神分裂症致病机制，一直存在一个重大谜团： “Wifi”的影响只是在我们生长发育的阶段发生吗？它是通过发育阶段致病的，还是在发育后的调节过程中致病？这两者是否共同发生，还是仅有前者存在？2018年梅林教授团队在《美国科学院院报》上发表文章[7]指出，通过遗传学操控的手段在成年小鼠中表达ErbB4基因（发育时期缺失），可以挽救因ErbB4先前缺失导致的精神分裂症。这也就意味着，“Wifi”缺失不仅仅是发育过程中致病，成年体内的缺失也会导致精神分裂症。可见大脑里的“Wifi”在各个时期都很重要。

研究大脑里的“Wifi”将对于精神疾病的治疗提供新的思路——对于精神疾病，我们终有一天会研究出提早干预的手段。我们的举例，神经调节素1/ErbB4仅仅是大脑里“Wifi”系统非常微小的一部分。它也贡献于我们探索意识是什么的终极命题。我们所提到的仅仅是冰山一角，神经科学家所用手法更是变幻万千种类繁多。神经科学家在不断的探究意识的神经环路基础、分子基础等等。总有一天，人类会明白，思想究竟是怎么产生。那将是一个宏伟的蓝图，将包含着从分子到细胞，从细胞到神经网络，从神经网络到全脑等不同的层次联系。那将是把哲学人类学和医学生物学联系起来的一天。

参考文献

Mei， Lin， Nave， et al. Neuregulin-ERBB Signaling in the Nervous System and Neuropsychiatric Diseases[J]. Neuron， 2014， 83（1）：27-49.

焦慧凤. TMEM108和ErbB4在突触发育和突触传递中的作用[D].南昌大学，2016.

Wen Z， Chen J， Khan R A， et al. Genetic association between NRG1 and schizophrenia， major depressive disorder， bipolar disorder in Han Chinese population[J]. American Journal of Medical Genetics Part B Neuropsychiatric Genetics， 2016， 171（3）：468-478.

Dang R， Cai H， Zhang L， et al. Dysregulation of Neuregulin-1/ErbB signaling in the prefrontal cortex and hippocampus of rats exposed to chronic unpredictable mild stress[J]. Physiology & Behavior， 2016， 154：145-150.

Geng F， Zhang J， Wu J L， et al. Neuregulin 1-ErbB4 signaling in the bed nucleus of the stria terminalis regulates anxiety-like behavior.[J]. Neuroscience， 2016， 329：182-192.

Tan Z， Robinson H L， Yin D M， et al. Dynamic ErbB4 Activity in Hippocampal-Prefrontal Synchrony and Top-Down Attention in Rodents[J]. Neuron， 2018， 98（2）.

Wang H ， Liu F ， Chen W ， et al. Genetic recovery of ErbB4 in adulthood partially restores brain functions in null mice[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences， 2018.