每周几次，哈佛大学神经科医生阿尔瓦罗·帕斯夸尔-莱昂（Alvaro Pascual-Leone）会控制别人的大脑。他将一个乒乓球拍大小的设备按在对方的头上，然后发送电流脉冲，关闭或刺激大片脑细胞。这项技术被称为经颅磁刺激（Transcranial Magnetic Stimulation，简称TMS）——它看似无害且几乎无痛——使他能够暂时改变活体人脑的活动。
早在1984年，帕斯夸尔-莱昂就参与设计了第一台TMS系统，该系统依靠拍子内部的铜线圈。线圈产生磁场，在附近的任何导体（如大脑的电活动细胞）中感应出电流。与刺激整个大脑的电休克疗法不同，TMS的穿透深度仅约一英寸。其结果可能像改变手指的运动一样微妙，也可能像引起暂时性失明一样激进。
TMS可以大致瞄准，以研究如阿尔茨海默病和帕金森病等影响大脑对电流反应的疾病，这种变化可以通过神经成像或放置在头皮上的电极来测量。TMS还可以探索可塑性——神经元如何重塑自身，承担新功能，或改变其对刺激的反应方式。通过直接干预功能失调的神经回路，重复性TMS甚至被用于治疗严重抑郁症。
《Discover》杂志就TMS的未来采访了帕斯夸尔-莱昂，他目前在哈佛大学伯恩森-艾伦非侵入性脑刺激中心任职。
磁场是如何影响大脑的？
它的原理正如迈克尔·法拉第在19世纪所描述的那样：快速变化的电流会产生快速变化的磁场，而这个磁场会在任何导体中感应出二次电流。
大脑基本上是一个电的机器，一个电的器官。神经元产生电，它们像电路一样连接成网络。由于连接很多，如果你修改一个区域，它就会产生广泛的影响。
通过TMS，你可以让脑细胞以特定的节奏放电。在某种意义上，你可以将其视为占用了这些细胞，使它们无法以应有的方式处理信息。
所以电流会分散细胞的注意力，让它们无法做本来要做的事情？
是的，你可以认为它是在分散它们的注意力。在刺激期间，该区域的细胞无法正常运作。使用TMS的另一种方法是改变细胞在受刺激后对刺激的反应方式。由于你让它们与其他细胞一起放电的方式，它会改变它们的动力学。因此，在随后的几分钟到几小时内，它们的功能会发生改变。之所以可能如此，是因为大脑具有改变的能力——这就是我们所说的可塑性。
神经可塑性，即大脑自我重塑的能力，可以涉及功能和结构的改变。这是如何运作的？
想象一下，高速公路上有很多车，而我只能慢速行驶。功能性改变可以改变交通流量，使车辆更容易通过。结构性改变则是在高速公路上增加车道，这样汽车就可以以不同的方式行驶。
大脑两者兼有。我们已经认识到，大脑中的结构和功能是相互关联的。如果你改变神经元之间连接的工作方式，最终会出现新的连接生长，从而巩固这些改变。
当你改变神经回路的工作方式时，神经回路的实际结构，也就是线路的布线，也会发生改变。这就是为什么我们认为TMS会引起功能性和结构性改变。
那么，刺激是通过让大脑重新布线来帮助治疗抑郁症的吗？
你可以从这个角度来理解，它是在引导可塑性，诱导改变。通过反复施加刺激，我们利用了可塑性，从而使大脑在一段时间内以更好的方式运作。
从这个角度来看，抑郁症听起来像是一个线路问题，而不是化学问题。
通常我们认为抑郁症或自闭症等神经精神障碍是统一的。但另一种思考方式是，这些只是不同神经回路中一系列功能障碍的标签。抑郁症患者表现出缺乏动力、缺乏主动性、悲伤以及我们在工作记忆方面遇到的问题。每个症状都对应着不同的网络。
你是如何进行TMS治疗的？
你施加一个短时间的刺激爆发——比如每秒10次刺激，持续8秒。然后暂停22秒，再施加另一个爆发。每天重复30分钟或更长时间，持续三到六周。
大约60%的患者的抑郁症得到了真正的缓解。我们靶向的大脑部分的活动发生了变化，网络中的活动也发生了变化，但具体原因仍不清楚。
有些患者反应非常快。几天内他们就开始注意到差异。大多数患者需要每天治疗两到三周或更长时间才能开始注意到变化。在我们诊所，结果比已发表的临床试验要好。我想这是因为患者知道他们正在接受真正的刺激，所以期望、希望和安慰剂效应等现象都在造福患者。
抑郁症患者是永久治愈，还是需要“充电”？
出于我们尚未理解的原因，被改变的神经回路不会永远保持改变。就像你给电池充电，但有一些泄漏，电池又会放电。如果病情开始恶化，我们会再进行一个疗程的治疗。
你大脑中的电流感觉如何？会痛吗？
大约五分之一的人会出现头痛和颈部疼痛。肌肉会吸收一部分感应电流，并收缩。一些患者事后会抱怨肌肉酸痛。服用布洛芬后会消失。
此外，当电流通过线圈时会发生机械位移，所以你会感觉到一种敲击感。有些人说感觉就像一只啄木鸟在敲打他们的头。同样，这也不是世界上最舒服的感觉。
你对自己试过TMS吗？
很多次。
为什么这样做？
当我们开始进行重复性TMS时，没有人之前在人类身上做过。因为它还在实验阶段，我们必须获得伦理委员会的批准。问题是，“如果我要对正常、健康的对象进行这项研究，我是否觉得合适？”如果觉得合适，我就应该愿意对自己进行测试。这是检验你对你所提议的研究是否真正合适有多大信心的简单方法。
你如何描述这种体验？
我不觉得不舒服。但当你对语言区域施加刺激，然后突然你无法说话时，这是一种非常奇怪的感觉。
神经可塑性现在有点像一个热门词，但你发现对于自闭症患者来说，更多的可塑性并不一定是好事。
在自闭症患者身上，我们使用单次TMS脉冲来诱导特定区域的电流，并测量该区域及其连接区域的反应。然后我们施加短时间的刺激爆发。之后，我们再次施加单次脉冲，测量反应是否不同以及这种差异持续多久。自闭症患者的大脑会改变70分钟，而在正常大脑中，改变会持续30分钟。
在自闭症患者身上，可塑性的机制过度良好。实际上，它们是，悖论般地，太好了。这可能导致建立你不真正想要的连接。最终，你会有太多这样的连接，导致大脑变得嘈杂。
你认为将来TMS能做什么？
我认为在20年后，我们将能够精确地知道在每个人身上需要做什么，并实现真正个性化的干预。所以我们不会再谈论“抑郁症”，而是会看着阿尔瓦罗·帕斯夸尔，说：“针对这个个体可能遇到的许多问题，最适合他的刺激形式是什么？”
人们能否使用TMS来增强大脑功能，作为一种“精神类固醇”？
危险是存在的。我说“危险”，是因为我们需要更多地了解以某种方式驱动大脑连接的潜在代价。这需要一种谨慎、深思熟虑的方法，我认为这样做很重要。我不认为我们需要接受人类的现状。我们只需要谨慎地以我们可能会后悔的方式来改变它。
[本文最初发表在纸质版上，标题为“你的大脑是如何被磁力控制的”。]
