北京时间9月9日消息，几乎所有人都有过孤独的感觉，那么，造成孤独的原因是什么？一位神经科学家试图解答这一问题，并希望以此帮助我们更好地理解社交孤立的代价。很早之前，美国索尔克生物科学研究所的神经科学家戴琦（Kay Tye）就在研究有关孤独的问题：当人们感到孤独时，他们对社交互动的渴望是否就像饥饿的人渴望食物一样？她和同事能否在大脑的神经回路中检测并测量这种“饥饿”？
神经科学家戴琦（Kay Tye）试图解答孤独感如何产生的问题
“孤独是一种普遍现象。如果我在街上问人们，‘你们知道孤独意味着什么吗？’可能99%或100%的人会说是的，”戴琦解释道，“认为孤独应该是一个神经科学概念的论点似乎很合理。只不过，还没有人找到一种方法来检测孤独，并将它定位到特定的细胞上。这就是我们正在努力做的事情。”
近年来，大量的科学文献将孤独与抑郁、焦虑、酗酒和药物滥用联系起来。甚至有越来越多的流行病学研究表明，孤独会让人更容易生病：它似乎会促使激素的长期慢性释放，从而抑制健康的免疫功能。孤独带来的生物化学变化还可能加速癌症的扩散，加速心脏病和阿尔茨海默氏症的发生，或者让我们失去继续生活下去的最重要因素——意志。测量并检测孤独或许能帮助识别那些存在风险的人，并为制定新的干预措施提供参考。
许多人警告称，未来几个月，我们可能会看到新冠肺炎疫情对心理健康的影响在全球范围内显现。精神病学家已经开始担心美国不断上升的自杀率和服药过量事件，社会孤立、焦虑和慢性压力是造成这些问题的可能原因。“对社会孤立如何影响心理健康的认知，很快就会影响到每个人，”戴琦说，“我认为，社会孤立对心理健康的影响将是非常强烈和非常直接的。”
然而，量化甚至定义孤独是十分困难的挑战。事实上，这太困难了，以至于神经科学家们一直回避这个话题。
戴琦表示，孤独本质上是主观的。完全孤立地度过一天，安静地沉思并感到精力充沛，是完全可能的。或者，当你身处一大群人中间，生活在拥挤的大城市中心时，也会感到孤独；有时候，即使有亲密的朋友和家人的陪伴，你也可能沉浸在疏离的痛苦之中。我们还可以举一个更现代的例子，当与另一个城市的亲人电话交谈时，你可能会获得深深的情感联系，同时又倍感孤独。
2016年，戴琦发表了她的第一篇关于孤独的神经科学论文。在此之前，当她在搜索与这个主题相关的其他论文时，得到了一些奇怪的结果，正好说明了孤独的模糊性。尽管她在心理学文献中找到了一些关于孤独的研究，但同时包含“细胞”、“神经元”或“大脑”等关键词的论文数量却是0。
几千年来，在哲学、文学和艺术等领域，一些最伟大的人物都思考过孤独的本质，但神经科学家长期以来一直认为，对于人脑中如何产生孤独感的问题，在由数据驱动的实验室里是无法解答的。我们如何对体验进行量化？我们又应该如何在大脑中寻找这种主观感觉所带来的变化？
戴琦希望建立一个全新的领域来改变这一现状。这个领域的目标是分析并理解我们的感官认知、先前经历、遗传倾向和生活状况如何与我们的环境结合，从而产生一种具体的、可测量的生物状态，即孤独。她想要确定，这种看似不可言喻的体验在大脑中被激活时是什么样子的。
索尔克生物科学研究所的神经科学家戴琦试图在大脑的神经回路中检测并测量孤独感
如果戴琦获得成功，可能就将带来新的工具和手段，用于识别和监测那些因孤独而加剧病情风险的人。这或许还能为应对新冠肺炎可能引发的一场迫在眉睫的公共卫生危机提供更好的方法。
寻找“孤独神经元”
戴琦的研究对象是啮齿类动物大脑中一群特殊的神经元，这些神经元似乎与可测量的社会互动需求有关，类似于可以通过直接刺激神经元本身来控制的饥饿感。为了精确定位这些神经元，戴琦使用了她在斯坦福大学做博士后时开发的一项技术。
当时戴琦在卡尔·代塞尔罗斯的实验室从事研究工作，后者是光遗传学（optogenetics）的先驱。光遗传学是一项将基因工程的光敏蛋白植入脑细胞的技术；植入蛋白之后，研究人员只需通过光纤的照射，就可以打开或关闭单个神经元。对人类来说，这种技术的侵入性较大——需要将蛋白质注入大脑，并使光纤线缆穿过头骨，直接进入大脑进行照射。在实验中，研究人员可以在活体啮齿动物身上应用这项技术，精微地调整神经元，然后观察它们的行为。
一开始，戴琦在啮齿动物身上使用光遗传学技术来追踪与情感、动机和社会行为有关的神经回路。她发现，通过激活一个神经元，然后识别大脑其他部分对该神经元所发出信号做出的反应，就可以追踪协同工作以执行特定功能的神经元离散回路。戴琦细致地追踪了杏仁核之外的神经元连接。在大脑中，杏仁核是一组杏仁状的神经元，被认为与啮齿动物和人类的恐惧和焦虑情绪有关。
科学家很早就知道，刺激整个杏仁核会导致动物因恐惧而畏缩。但是，戴琦通过研究杏仁核不同部位之间错综复杂的联系，证明了大脑的“恐惧回路”能够以更为细微的方式，不断强化感官。事实上，这一回路似乎也能调节勇气。
2012年，戴琦在麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所建立了自己的实验室，当时她正在追踪杏仁核与前额叶皮质和海马体之间的神经连接。前额叶皮质被认为与大脑的高层次认知活动有关，海马体则与情节记忆有关。她的目标是构建大脑回路的地图，我们正是依靠这些回路来理解世界，使即时体验变得有意义，并对不同的情况做出反应。
戴琦开始研究孤独很大程度上是出于偶然。在寻找新的博士后时，戴琦偶然发现了吉莉安·马修斯的工作。作为伦敦帝国理工学院的研究生，马修斯在将实验中的小鼠分开时，有了一个意外的发现：社会孤立——即事实上的孤独——似乎已经改变了一种名为DRN神经元的脑细胞，这暗示它们可能在孤独感中发挥着某种作用。
戴琦立即看到了这种可能性。“这太不可思议了！”她回忆道。社交孤立的迹象可以追溯到大脑的某个特定部位，这对她而言意义重大。“可是，这些迹象在哪里，你怎么找到它？我想，如果这就是那个区域的话，将会非常有趣，”戴琦说，在她所有关于神经元的研究中，“我从未看到过社交孤立。””。
戴琦意识到，如果她和马修斯能构建一个孤独回路的地图，她们就能在实验室里回答那些她希望探索的问题：大脑是如何为社交孤立赋予意义的？换言之，不与人相处的客观体验是如何，以及何时变成孤独的主观体验的？回答这些问题的第一步，便是更好地理解DRN神经元在这种精神状态中所扮演的角色。
戴琦和马修斯首先注意到，当她们刺激DRN神经元时，小鼠更有可能寻求与其他小鼠的社交互动。在后来的一个实验中，两位研究者发现，动物在有选择余地的情况下，会主动避开笼子里的某些区域；当它们进入这些区域时，DRN神经元就会被激活。这表明，它们对社交互动的追求更多是出于避免痛苦的渴望，而不是为了获得快乐。这有些类似于孤独中的“嫌恶”体验。
图中显示的是多巴胺系统和下游回路中的DRN神经元
在后续实验中，研究人员将一些小鼠单独囚禁24小时，然后再将它们引入社会群体。正如所预料的那样，这些小鼠会寻找其他小鼠，花上相当长一段时间与它们互动，就好像它们是“孤独的”。然后，戴琦和马修斯把同一批小鼠再次隔离，并在它们单独生活一段时间后，利用光遗传学方法使其DRN神经元关闭。这一次，小鼠们失去了社交的欲望，好像它们的大脑并没有意识到社交孤立。
科学家早已知道，大脑具有一种类似于汽车燃料计量器的生物系统，这种复杂的体内平衡系统可以使灰质追踪人体的基本生物需求状态，比如食物、水和睡眠等。该系统的目的是促使人体采取行动，维持或恢复自然的平衡状态。
戴琦和马修斯似乎找到了一种大脑的“平衡调节器”，可以满足啮齿类动物的基本社交需求。这就引出了下一个问题：这些发现对人类意味着什么？
渴望一个微笑
为了回答这个问题，戴琦正与麻省理工学院的认知神经科学教授丽贝卡•萨克斯的研究团队合作，后者专门从事人类社会认知和情感的研究。
相比啮齿动物，人体实验的设计要困难得多，因为无法进行光遗传学所需的脑外科手术。不过，研究人员可以让孤独者观看友善社交暗示（比如微笑）的图片，然后用功能性核磁共振成像（fMRI）监测并记录流向大脑不同部位的血液流量变化。而且，多亏了之前的实验，研究人员对观察大脑中的具体区域有了较为明确的想法，那就是马修斯和戴琦在小鼠身上研究的那个区域。
2019年，一直在萨克斯实验室监督这项研究的博士后利维娅·托莫娃招募了40名志愿者，他们都自认为拥有庞大的社交网络，且孤独感很低。托莫娃把这些实验对象安排到实验室的一个房间里，在10个小时内禁止与任何人接触。为了进行比较，托莫娃还要求同一批参与者再来参加第二次10个小时的活动，其中涉及大量的社交活动，但没有提供食物。
托莫娃和萨克斯使用功能核磁共振成像对禁食和隔离后的参与者进行扫描，揭示了他们的大脑对食物和社交互动的反应。右边的扫描图显示了中脑与奖励相关的活动
在每一阶段结束时，研究对象被要求进入核磁共振成像扫描仪，并观看不同的图片。一些图片展示的是人们提供的非语言社交暗示，另一些则是包含食物的图片。
与戴琦和马修斯不同，托莫娃无法追踪单个神经元，但她可以在扫描的更大区域内追踪血液流动的变化，这种区域被称为体素（voxel）；每个体素都显示了数千个神经元离散群体的活动变化。托莫娃重点研究了中脑的一些区域，这些区域富含与产生和处理神经递质多巴胺有关的神经元。
在其他实验中，这些区域已经与“想要”或“渴望”某种东西的感觉联系了起来。当一个人在饥饿的时候看到食物图片，或者当瘾君子看到与毒品相关的图像时，这些区域就会十分活跃。那么，如果给孤独者观看微笑的图片，他们的这些区域也会这样吗？
答案显而易见：在社交孤立之后，当受试者看到社交暗示的图片时，其大脑扫描结果显示，他们的中脑变得十分活跃。当受试者感到饥饿，但没有被社会孤立时，他们对食物暗示表现出类似的强烈反应，对社交暗示则没有反应。
托莫娃说：“无论是对社交的渴望，还是对食物等其他事物的渴望，都以非常相似的方式表现出来。”
新冠肺炎大流行的影响
了解大脑如何产生对社交接触的渴望，或许能让我们更深入地理解社交孤立在某些疾病中的影响。
例如，客观地测量大脑中的孤独感，而不是询问人们的感受，可以为抑郁症和孤独感之间的联系提供一些清晰的解释。是抑郁症导致了孤独，还是孤独导致抑郁症？在适当的时候进行社会干预是否有助于对抗抑郁症？
一些研究表明，对大脑中孤独感回路的深入了解，可能也会为成瘾性的研究提供线索，而孤立的动物更容易上瘾。这一点在青春期动物身上表现得尤为明显，相比年龄更大或更小的动物，它们对社交孤立的影响更加敏感。16到24岁之间的人也最有可能感到孤独，这也是许多心理健康障碍首次出现的年龄。那么，孤独感与心理障碍之间有联系吗？
当然，目前最明显的需求可能是为了应对新冠肺炎大流行造成的社交孤立。一些网络调查报告称，自这场大流行开始以来，孤独的总体程度并没有增加，但那些最容易出现心理健康问题的人呢？当他们被孤立时，在什么情况下会开始危及他们的心理和身体健康？什么样的干预措施可以保护他们免受这种风险？一旦可以测量孤独，我们就可以及时地发现，从而更容易设计有针对性的干预措施。
在今年3月的一篇预印本论文（即将正式发表）中，托莫娃和戴琦写道：“未来研究的一个至关重要的问题是，多大程度以及什么样的积极社交互动足以满足这种基本需求，从而消除神经元的渴望反应。”这场新冠肺炎大流行“强调了我们有必要更进一步理解人类社交需求和社交动机背后的神经机制，”她们写道，“目前的研究朝这个方向迈出了第一步。”
用典型的科学语言来说，这标志着一个全新研究领域的诞生。这种情况不是我们经常能看到的，更不用说参与其中。“这让我很兴奋，因为这些都是我们在心理学中已经听过一百万次的概念，而且这是第一次，我们找到了大脑中可以与系统连接的细胞，”戴琦说道，“一旦你确定了一个细胞，你就可以向后追踪，向前追踪；你可以知道上游是什么；你可以弄清楚上游的神经元在做什么，发送了什么信息。现在，你可以找到整个回路，并知道从哪里开始。”（任天）