一位二十出头的年轻女子独自坐在麦迪逊威斯康星大学健康情绪研究所里一个狭小、没有窗户的房间里。她头上披着一束细如意大利面条的电线，里面装有传感器，可以记录她观看电脑屏幕上闪过照片时128个大脑部位的电活动。一个饱满的蘑菇出现了几秒钟，接着是一具被毁坏的汽车里的残缺不全的尸体，然后是一朵盛开的玫瑰。
与此同时，在另一个房间里，研究生克里斯·拉尔森通过视频屏幕观察着这位女子，并记录着她大脑中电脉冲模式的变化。当一张裸体男女的照片引起明显的闪烁时，拉尔森笑了。“色情图片效果最好，”她说，因为它们能引发强烈积极的反应。
拉尔森最密切关注的电荷来自女子额头后面的前额叶皮层。这块手掌大小的灰质区域决定了我们对生活的总体态度，以及我们对事件和经历是做出积极还是消极的反应。“动物会本能地做很多事情，”该研究所所长、精神病学家内德·卡林说。“但人类——可能还有猴子——有能力展望未来20步：‘我最终会感觉很棒，因为我努力争取到了那里’，或者‘我将因此获得很多赞誉’。正是前额叶皮层带来了这些情绪，并指导我们的行为。如果我们对未来美好或糟糕的感受没有概念，我们的行为就会非常混乱。”
脑成像显示，积极和消极情绪在前额叶皮层的两侧极化。右侧控制着产生消极、抑制性感觉的生理回路，而左侧则控制着产生积极、外向型情绪的回路。现在的研究表明，一个人的自然气质——乐观、悲观、外向或内向——可能取决于前额叶皮层哪一侧更活跃。在一项对10个月大的婴儿短暂与母亲分离的研究中，研究人员发现，哭闹的婴儿的前额叶皮层主要活跃，而平静地探索被遗弃区域的婴儿的前额叶皮层更活跃。
前额叶皮层的一些不对称是正常的，但在抑郁症患者中，这种平衡会严重地偏向黑暗的右侧。最初，科学家们认为系统失衡是由于右侧皮层过度活跃。现在一些人认为问题也源于左侧皮层动力不足。这种缺陷似乎是双重的。左侧皮层似乎在对外界刺激产生和维持积极情绪方面力不从心，同时也在抑制大脑其他部分（杏仁核）产生的对消极刺激的消极情绪的涌现。杏仁核是位于耳朵后方的杏仁状结构，是“恐惧中心”，是发出感知到的危险和威胁警告的神经处理站。科学家怀疑左侧皮层通常会关闭杏仁核的警报信号，发出“收到”的信号。他们推测，没有强大的左侧皮层，杏仁核就会失控，让一个人充满恐惧，从而导致无助和绝望。
拉尔森的图像闪击的主要目的是测试年轻女子观看照片时抑制恐惧所需的时间。当她看着一张血腥的照片时，她还会听到耳机里传来一阵短暂的响亮白噪音。她受惊地快速眨眼，持续大约半秒钟——这是正常的惊吓反应。“在照片消失后两秒半仍然有眨眼的人，他们的额叶右侧更活跃，”拉尔森说。他们显然缺乏关闭惊吓反应的生物能量，并且更容易患抑郁症。她推测，这些人可能也难以控制其他负面情绪，如愤怒、恐惧或悲伤。最终，无法控制负面精神反应的能力可能会加剧高血压和心脏病等身体问题。
威斯康星大学的研究人员是神经科学家理查德·戴维森称之为“情感神经科学”——研究大脑如何产生情绪——的未开拓领域中的先驱。“情绪是把人格黏合在一起的胶水，”研究所的首席研究员戴维森说。“然而，直到现在，它一直被视为科学研究的次要课题，因为它很难衡量。”过去五年大脑成像技术的巨大进步是关键。戴维森和卡林使用磁共振成像（MRI）、正电子发射断层扫描（PET）和电感应技术来扫描大脑中情绪所在的部分，然后开发出它们之间神经回路的详细图谱。通过绘制大脑如何产生和处理情绪，他们希望找到人们可以利用自身力量克服恐惧或抑郁的严重影响，甚至改善身体健康的方法。
“这是人类健康研究的圣杯，”卡林说。
已知持续的情绪压力会损害大脑，科学家们想知道它可能会如何影响左右额叶皮层，特别是对于大脑仍在发育的幼儿。“严重的压力会影响大脑结构的尺寸，导致细胞死亡，并影响脑细胞之间的连接数量，”卡林观察到。“在生命早期，大脑更容易受到这些损伤。”对幼鼠、猴子和其他哺乳动物的研究表明，情绪压力事件会使大脑充满皮质醇，卡林称之为“主要的压力荷尔蒙”。“低剂量时，它会提醒我们并组织我们的行为，以确保我们保护自己。”但高剂量时，“它会让我们感到压力大、注意力不集中、无组织和抑郁。”早期持续的皮质醇暴露还会损害海马体，这是大脑中调节情绪和记忆的部分。
什么类型的压力造成的损害最大？“车祸很糟糕，”卡林说，“但并不像被忽视、孤立或被同龄人排斥那么糟糕。匮乏——缺乏爱、安慰、安全感——会产生巨大的影响。”明尼苏达大学的研究表明，2岁及以上的儿童，如果缺乏与母亲的依恋关系，在轻微压力事件（如接种疫苗）时，皮质醇的升高会比有强烈父母纽带的儿童更高。
人们不可能总是免受严重压力或创伤的侵害，因此卡林和戴维森决心找到方法来保护大脑免受压力化学物质的过度暴露。一种想法是开发能够阻止它们损害脑组织的药物。该研究所的几位科学家正在试验一种叫做α螺旋促肾上腺皮质激素释放因子（alpha helical corticotropin releasing factor）的肽。当它被注射到大鼠的大脑中时，它会占据通常由焦虑诱发化学物质占据的受体位点，从而起到一种“抢椅子”的作用。阻断受体极大地提高了大鼠应对压力的能力。当受到三次低强度电击时，大鼠会冻结（一种经典的压力反应），持续约15分钟——“相当于接触灯座并被电击一下，”研究所的博士后研究员Vaishali Bakshi说。但注射了阻滞剂的大鼠需要更长的时间才会僵住，并且恢复行动的速度只有一半。
戴维森和卡林还希望找到不使用药物就能修复或逆转神经回路损伤的方法。几年前，这个想法会被嗤之以鼻：人们认为大脑在早期是可塑的，但在成年后唯一可能的变化就是退化。然而，事实证明，大脑处于不断的变化中，细胞随时都在产生和死亡。“我们对可塑性的认识正在发生巨大的变化，”戴维森说。
磁刺激就是一种可能修复受损神经回路的方法。在全球20多家医疗机构，医生们一直在通过磁场轰击左侧皮层来实验性地治疗患有复发性抑郁症的患者。“我们的结果与戴维森的发现非常吻合，”哈佛医学院的行为神经学家Alvaro Pascual-Leone说。他起初持怀疑态度，因为他认为将左侧皮层动力不足视为抑郁症的根源过于简单化：“但当你对左侧进行刺激时，患者确实会好转。”
在半小时的治疗过程中，一个产生磁能的乒乓球拍大小的仪器被放在患者的左额头上。“感觉就像有人在敲你的头，”Pascual-Leone说。治疗持续10天。据推测，磁刺激会在大脑的神经元中产生电流，从而使它们更加活跃。迄今为止，全球已治疗的数百名患者的结果表明，这种磁疗的效果优于安慰剂治疗。在一些研究中，高达一半的患者的抑郁症得到了显著缓解；所有患者在先前的治疗中都未能改善。Pascual-Leone强调，磁刺激并非治愈。但它确实能够将抑郁症控制几个月。
伊利诺伊州埃文斯顿的西北大学的研究人员正在尝试另一种不寻常的疗法，称为神经反馈。抑郁症患者在一个安静的房间里，两侧头部都贴有电极。电极检测左侧和右侧额叶皮层的α脑电波。α脑电波与大脑活动呈反比关系。抑郁症患者的左侧“α波较高”，表明该区域的大脑活动过于不活跃。
在神经反馈中，当患者提高右侧的α脑电波（镇定右侧皮层）并降低左侧的α脑电波（提高左侧皮层活动）时，他会得到奖励，听到长笛以越来越高的音调演奏。经过20到40次半小时的疗程，追踪显示左侧皮层活动超越了右侧。到目前为止，已有20多人接受了该技术的治疗，年龄从青少年到65岁不等。该方法的开发者、心理学家J. Peter Rosenfeld说，除了双相抑郁症患者外，所有患者都报告感觉好转。
其他技术也可能产生同样显著的结果。例如，当一个人设定并实现目标时，左侧皮层会产生积极的情绪。因此，戴维森建议可以开发简单的练习来利用这种反应。“对于严重抑郁症患者来说，目标可能非常基本——早上九点前出门，”他说。“但患者会留意在实现目标时自己的感受。”
最终，对良好的大脑卫生状况有更好的了解，将可能成为一项强大的工具，帮助人们在情绪障碍变得严重之前将其扼杀在摇篮里。戴维森认为，不断发展的大脑研究将彻底改变心理学领域。“50年后，”他说，“心理学将被作为一门生命科学来教授。”卡林预计，MRI脑扫描将成为一种常见的诊断工具。“6岁时，每个人都会去做一次小脑部扫描，”他说。“让他们看一张积极和消极的图片，看看他们的大脑如何激活。如果积极的一侧没有任何反应，就设计一个干预措施。”他说，这可能很简单，比如建议父母要更积极，或者教导孩子打破消极思维的模式。
其他科学家设想了一个更有趣的未来场景：八岁的萨米一直无精打采地在家闲逛，感到无聊和迟钝。他挑食，与妹妹争吵，无视他的黄色拉布拉多犬里普利。他的老师说他变得注意力不集中。他担心的父母带他去看家庭医生，医生在他观看一系列闪过的图片时，给他做了大脑扫描。诊断：抑郁症。医生开的不是药，而是一款电子游戏。萨米坐在电脑屏幕前，用操纵杆控制他的赛车在赛道上行驶。但操纵杆没有速度控制。相反，萨米被告知他必须依靠脑力。当他玩游戏时学会控制特定的脑电波，他的赛车就会加速。经过几次游戏后，萨米兴高采烈地回家，急于见到他的朋友们，并准备好与里普利玩耍。
