鄭醫師的部落格

威斯康辛大學麥迪遜分校的研究人員通過用小劑量的一種叫做K他命的麻醉藥來破壞這種世界觀，證明了這種世界觀的自上而下的性質。他們的研究揭示了腦細胞之間特定類型連接的重要性，也可能解釋了K他命作為憂鬱症治療藥物的機轉。

幾十年來，對感知的自下而上(bottom-up)的理解已經盛行，並表示感覺信息從大腦的低階部分轉移到“高階”部分，這些部分使用它來執行諸如專注力和計劃等執行功能。但自上而下的方法起源於 19 世紀。現在被稱為預測編碼( predictive coding)，這個想法是大腦的額葉根據學習到的關聯來預測接下來會發生什麼。

威斯康星大學麥迪遜分校心理學和神經科學教授 Yuri Saalmann 實驗室的研究生 Sounak Mohanta 說：“你會認為，如果聽到樹皮，就會看到狗。” “我們使用這些關聯來展示預測如何影響行為。”

在他們最近發表在《神經科學期刊》上的研究中，研究人員透過向 32 名志願者播放一個三音節的無意義單詞並在其後附上一張來自各種獨特的動物形狀的圖片，這些圖片對他們來說是全新的，稱為古力寶( greebles) .

通過反饋，志願者了解了哪種聲音與哪種圖片配對。然後，研究人員通過播放聲音、向他們展示圖片並要求志願者說出這對是否匹配來測試志願者。研究人員還通過記錄聲音和形狀出現時的腦波來繪製志願者大腦中特定正確聲音形狀配對的模式。

一旦引入了這些關聯中的三個，聲音的預測品質就會在測試對象的頭腦中產生偏差，方法是讓配對的 greble 85% 的時間、50% 的時間或 33% 的時間跟隨其配對的聲音。

“我們的聽眾越了解聲音可以預測某種形狀，他們就越能更快地告訴我們我們向他們展示的形狀是否與聲音相匹配，”Saalmann 說。“他們對 50% 預測性聲音的反應時間要慢得多，對於預測性最低的聲音，他們的反應時間也更慢。”

在聽到高度預測的聲音後，受試者額葉的活動會增加，將信號向下發送到大腦後部的感覺中心，並活化代表預期形狀的稱為神經元的腦細胞。然後，當形狀出現時，這些神經元會變得更加活躍，並會引起觀眾更快的反應。

除非研究對象服用K他命。

“這種藥物，K他命，阻止了整個過程，每一個步驟，”莫漢塔說。

神經元通過在相鄰細胞之間的微小間隙傳遞化學信號進行交流。每種類型的信號都有一個發射器和接收器。K他命通過阻斷 NDMA 受體來干擾一種特定的通信通道，NDMA 受體在從額葉到感覺中心的通路上的神經元中很常見。這會阻止信號。

在由前威斯康辛大學麥迪遜分校的麻醉醫師羅伯·桑德斯（現就職於澳大利亞悉尼大學）設定的小劑量K他命後，原來會高度預測性的聲音會在額葉中引起不同的、更加嘈雜和雜亂無章的活動。通常為預期形狀準備感覺中心的大腦通路反而保持相對安靜。所有形狀的反應時間都延長了，使它們更像是預測性最低的聲音的反應時間。

“啟動信號丟失了。大腦隨著錯誤發生，不再重複自上而下的預測中，反而受益了，”Saalmann 說，他的研究得到了美國國立衛生研究院的支持。“Sounak 設計的這個實驗意味著無論你對感知如何結合在一起的看法，你都需要將這個反饋過程的預測，作為大腦功能的重要組成部分。”

糟糕的預測是包括憂鬱症和精神分裂症在內的疾病的一個特徵，在這些疾病中，他們可能會錯誤地說服某人最壞的情況必然會發生或導致幻覺。在動物研究中，K他命已被證明可以緩解類憂鬱症狀，並被用於憂鬱症的臨床研究。

“阻止憂鬱症患者的負面預測可能是K他命的幫助，”Saalmann 說。

這項研究得到了美國國立衛生研究院 (R01MH110311、R01NS117901、K23AG055700 和 R01AG063849) 的資助。

參考文獻:

1. Sounak Mohanta, Mohsen Afrasiabi, Cameron P. Casey, Sean Tanabe, Michelle J. Redinbaugh, Niranjan A. Kambi, Jessica M. Phillips, Daniel Polyakov, William Filbey, Joseph L. Austerweil, Robert D. Sanders, Yuri B. Saalmann. Predictive Feedback, Early Sensory Representations, and Fast Responses to Predicted Stimuli Depend on NMDA Receptors. The Journal of Neuroscience, 2021; 41 (49): 10130 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1311-21.2021

鄭醫師補充:

這篇研究報導講了半天，其實在說明憂鬱症或者思覺失調症患者，在於大腦的(負面訊息)重複預測徑路停不下來，導致負面思考、妄想幻覺沒完沒了。透過K他命阻斷NMDA受體，導致預測徑路被阻斷，中斷原本的負面訊號的傳遞，改善憂鬱症。

提出這篇報導不是鼓勵大家使用低劑量的K他命來治療憂鬱症，這幾年相關的研究告訴我們，同樣的治療機轉有更安全的替代療法，就是肌胺酸( sarcosine)，同樣作用於NMDA受體，但肌胺酸這種胺基酸成分原本就是人體自行合成，也可口服補充，相關研究請參閱:

1.https://delightdetox1268.pixnet.net/blog/post/280272884

2.Chen KT, Wu CH, Tsai MH, Wu YC, Jou MJ, Huang CC, Wei IH. Antidepressant-like effects of long-term sarcosine treatment in rats with or without chronic unpredictable stress. Behav Brain Res. 2017 Jan 1;316:1-10. doi: 10.1016/j.bbr.2016.06.004. Epub 2016 Aug 21. PMID: 27555541.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27555541/