大脑是一座山顶上的城堡。它被骨骼包裹，并由一层特殊的细胞保护，免受感染和损伤——但也阻碍了许多药物甚至身体自身免疫防御的进入。因此，大脑问题很难诊断和治疗。
为了应对这一挑战，研究人员正在探索非传统的疗法，从电极到激光刺激再到颠覆性的药物。其中一些激进的实验可能永远不会成功。但是，正如医学中经常发生的那样，今天一些不太可能的方法可能会演变成明天奇迹般的治愈。
1. 人类与机器融合
从某种意义上说，半机械人已经走在我们中间：近 20 万名耳聋或接近失聪的人植入了人工耳蜗，这是一种电子声音处理设备，可以刺激听神经并连接到大脑。但即使按照奇幻科幻的定义，半机械人的时代也即将到来。在过去十年中，研究人员在检测和解读大脑信号方面变得越来越熟练。允许人们用思想控制机器——计算机、语音设备或假肢——的技术已经得到测试，并可能很快投入广泛应用。
上图中的电极是犹他大学神经外科医生 Paul House 和神经工程师 Bradley Greger 开发的实验性脑机接口的一部分。通过将电极放置在大脑顶部，他们希望避免使用植入式探针设备的麻烦，这些探针可能会导致疤痕和肿胀。如果植入式电极穿透大脑的敏感区域，例如言语中枢（损伤可能导致失语）或运动皮层（有瘫痪风险），也可能很危险。
犹他大学团队将微型化了皮层脑电图电极——这是 20 世纪 60 年代开发的传感器，用于定位癫痫病患者大脑中引起癫痫发作的区域——并将它们封装在薄硅片中。然后，House 用两名正在接受大脑手术治疗严重癫痫发作的癫痫病患者测试了这些硅片。（这些患者不需要脑机接口，但自愿帮助团队微调这项技术。）将带有电极的硅片放置在控制手臂和手部运动的大脑区域。当志愿者将手伸向桌子上的不同点时，计算机能够分析与执行这些动作相关的确切神经信号。
House 和 Greger 仍在学习如何解读这些信号，以便它们能在脑机接口中自动读取。研究人员预计，有一天这样的接口将能够让人们仅通过思考自己想做什么来操作假肢或控制电动轮椅。但 Greger 警告说，还有很多工作要做。“这不会是《黑客帝国》那样的。但在 10 年后，我们希望能够使用由脑机接口控制的假肢设备，这些设备对患者来说更安全、更舒适。”——Laurie Rich
2. 为神经元带来新“光”明
也许有一天，顽固的大脑疾病——例如严重的帕金森病、极端抑郁症，甚至可能是精神分裂症——都可以通过植入大脑的闪光灯来治疗，以帮助纠正与疾病相关的神经元的放电。即使这种技术被证明侵入性过强而无法常规使用，它也可能启发出影响特定疾病相关神经元的新型、更精确的药物。告别副作用；你好，光遗传学。
斯坦福大学的精神病学家和生物工程研究员 Karl Deisseroth 表示，识别特定的故障神经元簇非常困难。他开创了光遗传学技术。此外，目前可用的神经疗法——精神活性药物和将电流深层注入大脑的刺激器——都是粗糙的工具。“它们会影响所有脑细胞，而不仅仅是与疾病相关的那些，”他说。
光遗传学通过利用光来控制特定神经元组的活动来规避这些问题。该过程的第一步是将一种能产生对光敏感的蛋白质的基因插入那些脑细胞中。Deisseroth 使用的一种基因会触发细胞在蓝色光作用下放电；另一种基因对黄色光做出反应，通过抑制细胞的活动来发挥作用。Deisseroth 说，这些基因“就像一个开关”，“根据我们使用的基因，我们可以激活特定细胞或抑制它们。”
在他的团队的早期实验之一中，一种编码为“开启”运动皮层右侧的光感基因被植入了小鼠体内。一个发射蓝色光的纤维光探针被插入大脑的该区域。当它被打开时，所有小鼠立即开始原地转圈，对单侧运动刺激做出反应。
神经科学家现在正在使用光遗传学来绘制大脑活动图谱，并测试开关在治疗疾病方面的有效性。利用这项技术，Deisseroth 的团队已经发现了一条从外皮层通往控制帕金森病症状的脑深部细胞的通路，这一发现可能为严重病例带来侵入性较小的治疗方法。——Jane Bosveld
3. 摆脱抑郁的旅程
夜店爱好者服用氯胺酮是因为它能引起强烈的、愉悦的分离感。麻醉师给患者服用它是因为它能在不减缓呼吸的情况下引起无痛状态。很快，它可能将被用于另一个用途：缓解最严重的抑郁症。
精神病学家 Dennis Charney 和耶鲁大学的一支团队在 2000 年报告称，小剂量的氯胺酮是一种非常有效的抗抑郁药，特别有助于治疗耐药性抑郁症——即那些对心理疗法和药物无效的绝望的少数人群。氯胺酮几乎立即带来了缓解，并且 Charney 使用的低剂量仅引起轻度至中度的分离感，没有出现严重的幻觉。
Charney，现任纽约市西奈山医学院院长，认为氯胺酮可以作为电休克疗法（ECT，目前最后的治疗手段）的替代品。他设想患者接受一系列氯胺酮注射，使他们在一个月或更长时间内保持无抑郁状态。在此期间，将引入其他药物和疗法来防止复发，也许还可以辅以偶尔的氯胺酮加强剂。
在去年发表的一项小型研究中，一次氯胺酮注射在 24 小时内显著缓解了患者的抑郁。经过两周的多次剂量治疗，10 名患者中有 9 名显示出显著改善。其中一人保持稳定超过三个月。罗格斯大学心理学研究生、该研究的主要作者 Rebecca Price 说：“对这些患者来说，这真的很神奇。他们甚至不记得自己没有抑郁——然后他们得到了这短暂的喘息。” Charney 说，需要至少几年时间进行足够多的大型对照研究才能获得联邦药物批准。——Andrew Grant
4. 创造记忆
良好的睡眠对记忆力有奇效，研究人员现在正通过刺激大脑来试验增强睡眠的记忆强化作用。在德国吕贝克大学，神经科学家Jan Born 研究最深的睡眠阶段，由于其特征性的电节律，被称为慢波睡眠。慢波睡眠在记忆巩固中起着重要作用，这是信息被锁定到大脑的阶段。
Born 在两次不同的场合让一组医学生记忆单词列表，并在他们睡前将电极连接到学生的头皮上。一个晚上，他在他们睡觉时传递了低频、低电压的电流；另一个晚上，他们没有接受任何电流。这种微妙的嗡嗡声，称为经颅慢波刺激，似乎能促使大脑进入慢波睡眠，并且在接受温和电击后的早晨，受试者回忆起的单词比没有电击时要多。
根据罗格斯大学的 György Buzsáki 的说法，40 岁以后，人们的大脑产生的慢波睡眠会减少。刺激可以帮助成年人获得更多的深度睡眠，以及随之而来的记忆益处。西北大学的 Ken Paller 已经在对患有轻度认知障碍的中年成人进行此类刺激，轻度认知障碍通常是阿尔茨海默病的早期指标。下一步：更好地理解睡眠的不同阶段。——A. G.
5. 也有相应的药丸
虽然性欲低下不完全算是一种疾病，但伟哥及其同类药物的成功证明了许多人乐于服用药物来改善他们的性体验。到目前为止，女性还没有这样的选择；像伟哥这样能促进生殖器血流量的药物，对那些对性失去兴趣的女性无效。
德国一家制药公司发现，对女性而言，一种作用于大脑的药物比作用于身体的药物更好。勃林格殷格翰公司表明，其药物氟班色林是女性性欲增强剂，尽管一个专家 FDA 小组最近投票反对批准该药物，称其副作用大于其临床效果。（在北美临床试验中，服用该药物的女性中有 40% 到 50% 报告说她们每月“满意的性行为”次数有所增加，而服用安慰剂的女性中约为 30%。副作用包括头晕、恶心和嗜睡。）
与抗抑郁药类似，氟班色林会影响大脑的血清素系统，增强和抑制受体，而受体又会抑制其他神经递质。事实上，氟班色林是一种失败的抗抑郁药：服用它的患者并没有减轻抑郁，但注意到他们的思绪开始转向爱。“它不是春药，也不是‘9号爱情灵药’，”弗吉尼亚大学精神病学家 Anita Clayton 说，她是勃林格殷格翰公司一项试验的协调研究员。
虽然氟班色林可能永远不会被批准用于治疗性功能障碍——而且关于其针对的“功能障碍”是否真实还是市场营销存在很多争论——但该药物确实展示了现代神经科学对我们思维更广泛、更深远的影响。——Amy Barth
