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世界級腦科學家生了個自閉症兒子,因此打開了自閉症的新世界

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Kai Markram 這個孩子有點奇怪。在5天大的時候,他對環境很警覺,常常昂起頭來四處張望。等到他能走路了,他也異常活躍,需要人時時盯住他,防止他闖禍。

Kai 會自己走到車來車往的馬路上去,夫妻倆時常擔心兒子受傷。連去影院看場電影都成了煎熬,Kai 會用雙手摀住耳朵,死也不肯進電影院。

父母無法約束他過剩的能量,他總是以暴躁的脾氣來回應父母。Kai 的社交生活也成問題,有時候他很孤僻,有時候卻會突然衝上去擁抱陌生人。

1999年去印度的那次旅行更是把全家人嚇得夠嗆。當時人群擠著看一個舞蛇人,5歲的Kai 二話不說就衝上前去敲了一下眼鏡蛇的頭。

養育這樣的孩子對於任何家庭來說都不是一件輕鬆的事。但是碰巧, Kai 的父親Henry Markram 是位世界知名的神經科學家。

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左起:Kamila Senderek,Henry Markram,Kai 和母親Anat

Henry Markram 是個高個子的男人,有藍色的眼睛和金黃色的頭髮。他每天大概凌晨4點起床,在瑞士洛桑的家中工作幾個小時,然後去人類腦計劃研究中心。妻子Kamila 說,“他每天就睡4-5個小時,但對他來說足夠了。”

Markram 回憶,孩提時代的他“什麼都想知道。”但是在高中的頭幾年,他“成績墊底。”在一個關係很親的叔叔因為抑鬱症去世後,他終於浪子回頭。

Markram 本科就讀的大學是開普敦大學,但是在四年醫學院生涯後,他去了以色列做精神病方面的研究。在那裡他遇到了第一任妻子Anat,並孕育了3個孩子,Kai 是最小的那個。

在跟著馬克斯·普朗克學會的諾獎學者Bert Sakmann 做博後期間,他發現腦細胞共同放電的過程。

Markram 最著名的發現是,神經元間的連接需要一系列精準的電壓峰值才會發生改變,他認為這就是人類因果推理的基礎。他的這項研究目前被引用了數千次。

Markram 接下來的職業生涯順風順水,先是成為了美國國立衛生研究院(NIH)的富布賴特高級訪問學者,接著拿下了以色列魏茨曼科學研究學院的終身教職,又在頂級期刊上發論文。

2009年,Markram 提出了人類腦計劃(Human Brain Project)的構想,他希望組織全世界150個科研機構,共同繪製大腦的藍圖,建造人類大腦的超級計算機模型。

2013年1月,歐盟為他的人類腦計劃項目提供了13億美金的資助,這在神經科學領域是聞所未聞的數目。

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人類腦計劃

也正是在這段時間裡,Kai 最終被診斷為自閉症。應該說,關於人類的大腦的運作機理,世界上沒幾個比Markram 懂得還多,可是面對親生兒子的問題,他卻感到束手無策,“作為父親和神經科學家,我不知道該拿他怎麼辦。”

而Kai 的自閉症,也徹底改變了父親的職業生涯,幫助他建立了一個關於自閉症的全新模型。

“我們帶著他全世界找醫生,每個人都有不同的說法。”作為科學家,Markram 很生氣。

目前關於自閉症的主流看法是,大腦中和社交有關的腦區出了問題,導致自閉症患者缺乏同理心。這個理論是倫敦大學學院的Uta Frith、羅格斯大學的Alan Leslie 和英國劍橋大學的Simon Baron-Cohen 在80年代提出的,他們注意到自閉症兒童無法區分自己知道的事,和別人知道的事之間的差異。

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區分普通兒童和自閉症兒童的木偶研究

在一項經典的實驗中,自閉症患兒和普通孩子觀看了一個木偶劇。木偶Sally 有一塊寶石,她把寶石放在籃子裡然後走開了。然後木偶Anne 過來把Sally 的寶石放到了盒子裡。

如果你問4-5歲的正常兒童,Sally 回來以後會去哪裡找寶石,他們會告訴你“去籃子裡”,因為Sally 不知道自己的寶石被人挪了。

但是這個年紀的自閉症兒童卻說Sally 會去盒子裡找寶石,他們不能從Sally 的角度看問題。

研究者把這種無法從他人角度看待問題的現象稱為“心理失明”(mind blindness),而自閉症兒童的一大特徵就是心理失明,他們沒辦法玩過家家等各種需要角色扮演的遊戲。

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Markram 對這個理論很不滿意,“我們研究了自閉症領域的文獻,每個人都說自閉症患者沒有同理心。但是Kai 不是這樣的人,他知道你心裡在想什麼,”他渴望社會接觸。

從1999年開始,Markram 開始自己研究自閉症。後來,Markram 遇到了第二任妻子,神經科學家Kamila Senderek。在瑞士蘇黎世聯邦理工學院(EPFL),他倆開始合作研究。

想像一下,你從一個安靜黑暗的母星來到了一個五光十色的外星球,那裡充斥著令人耳暈目眩的感覺信號。為了在這個令人發狂的新星球裡保持理智,你必須關注有規律的,可預測的信號,因此機械重複的事物比變化莫測的人類更能使你安心。

Markram 和妻子Kamila 認為,自閉症的世界就是這樣的,他們的這個觀點,被稱為“強烈世界理論”(intense world theory)。

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根據強烈世界理論,自閉症並不是認知缺陷,而是異於常人的認知技能;自閉症患者不是學得太慢了,而是學得太快了;自閉症患者不是對他人無動於衷,而是被別人和自己的情感壓垮了。這和傳統觀點背道而馳。

Markram 夫婦認為,人群中大約有1%的人患有自閉症,這些人在社交上遇到的障礙不是因為他們缺乏同理心,而是因為他們無法承受大量的感官信息。

他們的研究發現,大鼠在出生前接觸了一種名為丙戊酸(VPA,商品名為Depakote)的治療癲癇的藥物後,就會表現出自閉症的症狀。

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Depakote(丙戊酸)

和其他自閉症大鼠一樣,VPA 大鼠缺乏社會性,而且會有重複性的行為,比如不停地梳理毛髮。

更值得注意的是,服用了VPA 的孕婦產下的嬰兒患有自閉症的機率會增加7倍。2005年的一項研究發現,VPA 兒童中有9%的人患有自閉症。

Markrams 的研究生Tania Rinaldi Barkat 發現,服藥的時機和劑量是VPA 誘發自閉症的關鍵,對於大鼠來說,在胚胎髮育的第12天接觸一定量的VPA 就會使其出生後表現出自閉症症狀。

接下來,Barkat 對大鼠腦皮質的神經元進行了研究,發現“它們的神經元網絡的興奮性和普通大鼠有很大不同。VPA 大鼠的神經細胞的反應強度是普通細胞的2倍,而且它們的神經元連接非常廣。普通細胞和10個其他細胞連接,但是VPA 細胞可以和20個相連。這樣的神經元網絡會學得很快。”

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這對自閉症患者意味著什麼呢?

Kamila 發現,VPA 大鼠比普通大鼠更容易焦慮,它們更容易受驚,但也更快學會該害怕什麼。

比如,在受到電擊時,普通大鼠如果聽到某個特殊的聲音,它們就會對這個聲音感到害怕。VPA 大鼠不但會對這個聲音感到害怕,還會對其他和電擊相關的信號,比如電擊時的環境顏色和氣味感到害怕。

Markram 夫婦意識到,超敏感的感官、記憶力和情緒系統或許就是自閉症的根源。VPA 大鼠不是學不會,而是學太快了,而且忘不了它們學到的東西。

這讓Markram 開始反思Kai 的精神世界,“只去過一次的餐廳,他清清楚楚記得自己座位的位置。”

VPA 大鼠的杏仁核和腦皮質對外在刺激也非常敏感。或許自閉症患者的社會性缺失是信息過載的結果。

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Kamila 說,想像一下一個生活在信息過載的環境裡的嬰兒,這就像缺覺、時差和宿醉同時發作,“你要是幾天沒睡覺,光線、噪音,不管什麼都會刺激你。你能做的就是逃避。”

自閉症的嬰兒通過逃避和人類的接觸來減少信息負載,但也是因為這個策略,他們錯過了語言發育的“敏感期”。

語言發育有很強的階段性,如果在人生的頭3年裡沒有接觸語言,兒童一生的語言能力就會受損。許多被父母虐待忽視的兒童,以及聾啞兒童的語言能力弱於常人,也是因為他們在小時候錯過了關鍵的語言發展黃金期。

2007年,Markram 夫婦利用大鼠模型推導出的強烈世界假說發表在了《美國國家科學院院刊》(PNAS)上。後來,許許多多針對VPA 囓齒動物的研究重複出了他們的成果。

加拿大蒙特利爾大學的自閉症研究中心主任Laurent Mottron 對強烈世界理論並不完全贊同,“雖然我們的觀點不同,但是得到的結論很相似。”因為Markram 有個自閉症兒子,“他的觀點更具有原創性,而不容易被老套的言論影響。”

劍橋大學自閉症研究中心主任Simon Baron-Cohen 對Markram 夫婦的觀點持保留態度,“我認為自閉症的社會性缺失來自於感官異常,”不過大多數自閉症並不是VPA 導致的。

也有人完全不買賬。支持自閉症無同理心理論的倫敦大學學院的認知發展學教授Uta Frith 說,“我覺得說不通,這個理論想解釋的東西太多了。”

不過,也有不少人讚同Markram 夫婦的理論。

加州大學舊金山分校生物學家Emily Willingham 有個自閉症兒子,“過於在意別人的想法也會導致不恰當的情緒反應,最後被人看成缺乏同理心。別人的情緒像海水一樣湧來,自閉其實是一種自我保護。”

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Markram 夫婦的理論為自閉症兒童的治療給出了無限的可能性:如果能在生命的早期減少環境信息的強度和不可預測性,自閉症的症狀說不定會被減輕。

現在的問題是,該如何打開這些孩子的潛能?

在他們的實驗室裡,Kamila 嘗試為幼年VPA 大鼠創造合適的學習環境,促發它們的學習潛能。突如其來的新鮮刺激會讓VPA 大鼠受驚,而重複規律的環境能讓它們更好地學習。

Markram 認為,為自閉症兒童提供溫柔的、可預測的環境很重要,“要避免讓他們的大腦迴路鎖定在擔驚受怕的狀態裡,越早為他們提供精心控制的環境越好,這樣他們的神經靈活性才能被安全感開啟。”

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Kai Markram

現在的Kai 也改頭換面了。他會說希伯來語和英語,目前和母親住在以色列,他在以色列的一所特殊教育學校上學。

一家人對Kai 小時候大鬧機場的事件記憶猶新。當時Kai 亂踢亂叫還吐口水,結果荷蘭皇家航空拒絕他們一家登機。

不過現在,他很少這樣了。家庭和學校的支持、抗精神病藥物,以及對自己的敏感更深的理解讓Kai 變得平和。

Kai 這樣評價自己,“我以前是個壞孩子,我老是打人惹麻煩。我以前很不乖,因為我不知道該怎麼辦,但是我現在長大了。”

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2013年5月,歐洲最大的軟件企業SAP 發表了一項聲明,表示計劃招聘650名自閉症患者。

不論強烈世界理論是否適用於所有的自閉症患者,它都為自閉症家庭帶來了寶貴的希望,也有力地擦拭了自閉症患者頭頂的“冷漠”污名。

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