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心灵的未来 药物怎样改变心灵
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在中央情报局第一次在不知情的受试者身上进行改变心灵药物的试验时，这种药物的生物化学基础还并不为人所知，不过之后人们对毒瘾的分子学基础进行了细致的研究。动物试验告诉我们毒瘾的影响有多么巨大：如果可以，大老鼠、小白鼠和灵长类动物会一直吸食可卡因、海洛因和安非他明等药物，直到它们精疲力尽或因此死亡才会停下来。
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现在这是一个非常广泛的问题，到2007年，美国有1300万12岁及以上的人（占美国青少年和成年人口的5％）吸食过冰毒，或冰毒上瘾。毒品成瘾不仅会破坏人的整个生活，而且会系统性地摧毁人的大脑。对冰毒成瘾者的大脑磁共振成像（MRI）扫描显示，负责处理感情的大脑边缘系统萎缩了11％，作为记忆通道的海马体失去了8％的组织。MRI扫描说明，这种损伤在某种程度上与老年痴呆症相当。但不管冰毒对大脑的损害有多么大，瘾君子仍然渴望得到它，因为由它引起的快感是吃一顿大餐或者做爱的12倍。
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从根本上说，吸毒带来的“快感”是由于药物劫持了位于大脑边缘系统中的快感/奖励系统。这个快感/奖励回路非常原始，在进化中已有千百万年的历史，但它仍然对人类的生存十分重要，因为它能够奖励有益的行为，惩罚有害的行为。这个回路一旦被药物劫持，结果将是大面积的破坏。这些药物首先穿越血脑屏障，然后造成像多巴胺这样的神经递质的过量生成，这些递质进入伏隔核这个深藏于大脑杏仁核附近的微小的快感中枢。多巴胺由腹侧被盖区的某些脑细胞生成，这些细胞称为VTA细胞（中脑腹侧被盖区细胞）。
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所有毒品的工作机制基本相同：使控制多巴胺和其他神经递质向快感中枢流动的腹侧被盖区（VTA）——伏隔核回路失灵。毒品的差异仅在于这个过程的发生方式。刺激大脑快感中枢的药物至少有三类：多巴胺类、血清素类和去甲肾上腺素类。这些毒品都能产生快感、欣喜和虚假信息，也会产生能量涌动。
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例如，可卡因和其他兴奋剂有两种工作方式。第一，它们直接刺激腹侧被盖区（VTA）细胞，产生更多的多巴胺，使流入伏隔核的多巴胺过量。第二，它们阻止VTA细胞恢复到“关闭”状态，使其不断产生多巴胺。它们还会阻碍血清素和去甲肾上腺素的吸收。这些神经递质同时进入神经回路就造成了可卡因带来的极大快感。
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海洛因和其他鸦片类毒品与之不同，它们使腹侧被盖区（VTA）中抑制多巴胺生成的细胞失灵，从而使VTA大量生成多巴胺。
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迷幻药（LSD）类毒品的工作方式是刺激血清素的生成，引起幸福感、使命感和爱。但它们也会刺激产生幻觉的颞叶区域。（只要50微克的LSD就能产生幻觉。事实上，由于LSD的效力十分强大，再增大剂量也不会产生额外效果。）
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过了一段时间，中央情报局发现，改变心灵的药物并非他们要寻找的魔力子弹。伴随这些药物的幻觉和毒瘾使它们太不稳定、不可预知，在微妙的政治环境中，这些药物带来的麻烦很可能会超过它们的好处。
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（应该指出的是，在刚刚过去的几年中，对吸毒者的磁共振成像大脑扫描发现了一种可能治愈或治疗某些毒瘾的崭新方法。出于巧合，人们发现脑岛［位于大脑深处的前额叶皮层和颞叶皮层之间］受到损伤的中风患者比普通人更容易戒烟。这个结果在滥用可卡因、酒精、镇静剂和尼古丁等毒品药物的人那里也得到了验证。如果这个结果得以确立，就很可能意味着可以使用电极或磁刺激术来抑制脑岛的活性，从而达到治疗毒瘾的目的。“这是我们第一次发现这种现象，大脑特定部位的损伤会完全解决毒品上瘾问题。真是令人难以置信。”诺拉·沃尔科夫［Nora Volkow］博士说道，她是国立药物滥用研究所的所长。目前还没有人知道这种现象的工作机制，因为脑岛涉及很多大脑功能，包括感觉、运动控制和自我意识，这种多样性令人不解。但如果这个结果得到证实，毒瘾研究的整个前景就很可能因此发生改变。）
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心灵的未来 用光遗传学探索大脑
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在进行这些心灵控制的实验时，大脑基本上还是个谜，所采用的乱碰乱撞的方法通常会失败。但随着探索大脑的设备爆炸式的出现，给我们带来了理解大脑进而可能控制大脑的新机会。
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我们已经看到，光遗传学是当今科学领域发展最快的分支之一。它的根本目标是确定神经通路与行为模式的对应关系。光遗传学首先对一种被称为视蛋白的基因进行研究，这种基因非常奇特，它对光具有敏感性。（人们相信，几亿年前这种基因的出现创建了第一只眼睛。根据这个理论，由于视蛋白基因的作用，对光敏感的一小片皮肤进化成了眼睛的视网膜。）
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在神经元中植入视蛋白基因并使其接触光，神经元就会按指令被激活。按下一个开关，人们就能马上识别出某些行为的神经通路，因为视蛋白基因产生的视蛋白能够导电，并且会释放。
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然而，困难之处在于在单个神经元中如何植入这种基因。为了达成这个目的，人们借鉴了基因工程中的技术。将视蛋白基因插入到无害的病毒（去除病毒中的有害基因）中，用精密的工具可以把这个病毒加入到单个神经元中。之后，病毒会感染这个神经元，把它的基因插入到神经元的基因中。这样，当神经组织接触到光束时，神经元就会打开。人们用这种方法就能确定具体信息所经过的精确通路。
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光遗传学不仅能通过光束照射识别神经通路，还可以让科学家控制行为。这种方法已经取得了成功。长久以来，人们猜测果蝇逃逸和飞开的动作只由一个简单的神经回路负责。上述方法便能够使我们最终准确地确定负责这种迅速动作的回路。用光束照射果蝇，它们会即刻飞离。
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科学家现在还能用闪光照射的方法使蠕虫停止蠕动。2011年，斯坦福大学的科学家还取得了另外一项突破。他们将视蛋白基因准确地插入老鼠的杏仁核中。这些老鼠被故意培育得十分胆小，它们在笼子里蜷作一团。但当一束光照进它们的大脑时，这些老鼠突然没了之前的胆小，开始在笼子里四处探寻了。
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这个实验有着深刻的含义。果蝇的简单反应机制可能仅涉及一些神经元而已，而老鼠大脑有着完整的边缘系统，与人类大脑的构造相对应。虽然很多对老鼠进行的实验并不能直接说明人类的情况，但这仍然蕴含了一种可能性，科学家有一天能够准确地找到某些精神疾病的神经通路，进而治疗这些疾病，不会带来副作用。正如麻省理工学院的爱德华·博伊登（Edward Boyden）博士所说：“如果要关闭大脑中的某个回路，一个选项是进行摘除某个大脑区域的手术，而光纤维植入看起来可能更可取。”
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一种实际的应用是治疗帕金森氏病。我们已经看到，这种疾病可以通过刺激大脑深层部位的方式进行治疗，但由于在大脑中定位电极缺乏精度，总是出现中风、出血和感染等危险。刺激大脑深层部位还会带来眩晕和肌肉收缩等副作用，因为电极会错误地刺激其他神经元。光遗传学能够在单个神经元级别上精确识别发生错误释放的神经通路，从而改进大脑深层刺激方法。
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瘫痪患者也能从这项新技术中获益。我们在第4章看到，一些瘫痪患者通过所连接的电脑来控制机械手臂，但由于他们没有触觉，经常会掉落或打碎他们想抓取的物品。“利用光遗传学技术，将假手上的传感器所获得的信息直接传送到大脑，这就能在原理上提供非常真实的触觉。”斯坦福大学的克里希纳·谢诺伊（Krishna Shenoy）博士说。
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光遗传学还可以用于找出人类行为所涉及的神经通路。事实上，现在已有利用这项技术对人类大脑进行实验的规划，特别是有关精神疾病方面的研究。当然，这会障碍重重。首先，这项技术需要打开颅骨，如果要研究的神经元在大脑的深层部位，这种手术会更加具有侵入性。其次，还需要在大脑中插入细小的金属线，这样才能对相关神经元进行照射，以产生所期望的效果。
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当这些神经通路被解码之后，就可以对它们施以刺激，从而使动物表现出奇怪的行为（例如，老鼠开始转圈）。虽然科学家们刚刚开始跟踪控制简单动物行为的神经通路，不过将来他们会得到大量类似行为的资料，包含人类行为在内。但如果光遗传学落入图谋不轨的人手中，就可能会被用来控制人类行为。
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总体来说，光遗传学带来的益处要大大超过它的缺点。它可以真正地揭示大脑的通路，从而对精神疾病和其他疾病进行治疗。有了这种新工具，科学家就可以修复损伤，甚至治疗那些曾经被认为是不可治愈的疾病。在不远的将来，我们所获得的收益都是积极的。但在更远的未来，当人们掌握了控制人类行为的神经通路时，光遗传学还可能被用来控制或至少是改变人类行为。
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