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恐怖的眩晕

时间: 2016年11月15日 | 来源: 环球科学

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撰文 戴维·努南(David Noonan)  翻译 贾明月

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    在空中随意跳动翻转,像陀螺一般原地旋转,芭蕾舞演员们在台上所展现出的这一切,都是人们在运动中能够表现出的最惊人的控制力。他们的大脑似乎也很特别,普通人在快速旋转时会头晕眼花,而芭蕾舞演员的大脑却可以不受影响。今年年初,科学家发布了一项研究成果,在对比研究芭蕾舞演员和普通人的大脑后,他们发现,芭蕾舞演员大脑中涉及旋转感知的部分似乎不那么敏感,这让他们更能抵抗眩晕。

    但是,对于另外上千万人来说,当眩晕症发作时,他们并不是自己在旋转,而是整个世界都在旋转。这时,他们就连直线穿过房间这么简单的任务都难以完成。而且一旦发作,还有可能会持续几个月甚至几年。在美国,39岁以上的人中有35%(6 900万)会遭遇眩晕症,他们往往是因为能感受身体姿态的内耳部分受损,或传递身体姿态信息给大脑的神经受损。虽然现在的药物可以解决一部分人的问题,但其余上千万的人还是无法从中受益。查尔斯·德拉·圣蒂纳(Charles Della Santina)是一名研究内耳疾病的耳鼻喉科专家,他领导着约翰斯·霍普金斯大学前庭神经工程学实验室(Vestibular NeuroEngineering Laboratory),他说,“对于严重丧失平衡感的患者,医生们也无能为力。”

 

危险的眩晕

    斯蒂夫·巴赫(Steve Bach)住在美国新泽西州帕西帕尼市,是一位施工经理,现年57岁。他的噩梦发生在2013年11月。当时他正在家里,他觉得“突然之间,整个房间就像黑胶唱片一样转了起来”。女儿发现他时,随即拨打了急救电话,当时他就像胎儿一样蜷缩在客厅的地板上。巴赫住了5天院,住院时还说,“我坐在床上就像坐在高高的梯子上面。”原来巴赫的左侧内耳被病毒感染,发炎了。巴赫接受了为期6个月的物理疗法,好让他可以训练大脑和健康的右耳,从而补偿左耳丧失的功能。

    物理治疗的效果还不错,他在2014年5月返回了工作岗位。不过,今年春天在建筑工地巡视时,他还是觉得有些重心不稳。巴赫说:“我不知道是什么在起作用,但你脑中那个告诉你脚要在什么时候着地才能站稳的东西,在我脑子里并不能完全正常工作。”眩晕还有可能引发严重的焦虑和抑郁,损害短期记忆,扰乱家庭生活,甚至让患者的事业偏离正轨。

    眩晕带来的损失十分惨重,为了应对大部分严重的眩晕病例,医生们正积极研发新的疗法。圣蒂纳开展了一项临床试验,他想在病人内耳植入假体。也有别的医生在尝试用基因疗法修复内耳损伤。最近,关于芭蕾舞演员的研究也有了新的发现,科学家逐渐揭开了在大脑中与平衡感相关的解剖结构,新的进展或许可以在未来成为治疗眩晕的关键靶点。

    在人的耳部,有一套非常神奇的解剖结构,名为外周前庭系统(peripheral vestibular system),它是人们能够保持直立和稳定的关键所在。这个微小的结构存在于每只耳朵内,由充满液体的环状结构、球状结构和极其微小的毛细胞构成。毛细胞的纤毛顶端有膜结构,其中含有更加微小的碳酸钙晶体。头部移动时,晶体会拖曳纤毛,和外周前庭系统中的其他结构一起,将动作、方向和速度的信息传递给前庭神经。前庭神经又把信息传递给大脑下方的小脑区域,以及其他神经区域。随后,大脑会激活多种肌肉和视觉系统以保持平衡。

    在这么精巧的系统中,可能出错的环节很多。肿瘤、细菌和病毒感染、某些抗生素的破坏作用都有可能造成内耳眩晕。梅尼埃病(Meniere's disease)是一种与之相关的慢性病,特征就是眩晕反复发作、听力下降和耳鸣。据专家估计,另外还有500万人受到了耳鸣的困扰。最常见的前庭疾病是良性阵发性位置眩晕(benign paroxysmal positional vertigo, BPPV),疾病发作时,一些晶体会松脱,漂向前庭的环状结构(即半规管),产生错误的运动信息。好在这类问题很容易通过物理治疗有效缓解,患者只需要反复慢慢活动头部,让晶体漂出环内即可。

    但物理疗法无法解决所有的问题,对于巴赫这样的情况,物理疗法就不能完全治愈。还有些患者双耳的前庭功能都丧失了,圣蒂纳和约翰斯·霍普金斯大学的同事们试图针对这类患者研发一种植入物,好替代耳内受损的结构。一旦拿到美国食品及药品管理局(FDA)的批准,他们就可以在人类身上测试他们发明的 “多通道前庭植入物”(multichannel vestibular implant)了。自1982年起,人工电子耳蜗已经使成千上万的人恢复了听力,圣蒂纳和同事的发明也脱胎于人工耳蜗。通常,人工耳蜗会使用麦克风捕捉声音的振动,然后通过听觉神经将它传递给大脑。前庭植入物使用的不是麦克风,而是两个微缩的运动传感器,这两个传感器能够追踪头部的移动。其中一个传感器叫陀螺仪,可以在人抬头、低头、转头时测量头部的动作;另一个是线性加速计,测量方向性的移动,比如在一段楼梯上直上直下。人工耳蜗将声音分解为不同波段的信号并传递给听觉神经,而运动传感器将包含头部位置和移动信息的信号传递给前庭神经。

    此前,华盛顿大学曾进行过一项试验,研究人员在4名梅尼埃病患者的身上测试了另外一种前庭植入物,但结果并不理想。一开始,植入物很有用,几个月之后,效果却逐渐消失了。现在,约翰斯·霍普金斯大学研发的植入物设计不同,也不会用在梅尼埃病的患者中,因此,医生们希望能获得更好的结果。

 

从基因入手

    还有另外一个方法也在进行人体试验,研究人员试图改变人体内控制毛细胞生长的基因,从而改善眩晕的问题。在胚胎发育的过程中,基因ATOH1会引导身体生成对听力和平衡至关重要的一系列细胞。但是,该基因在婴儿出生后就会停止运作,因此人类的纤毛数量是固定的——这也使纤毛受损后,无法自我修复。

    此前,FDA曾批准过一项研究平衡和听力的临床试验。就职于堪萨斯大学的耳鼻喉科专家欣里希·施特克尔(Hinrich Staecker)就领导了其中一项试验,他们将在全麻的条件下,把这个基因注入45名听力严重损伤患者的耳中。这些策略都是基于他们曾经做过的一项实验,他们将一种药物(CGF166,包含前述基因)注入到内耳严重受损的小鼠中,随后,小鼠的毛细胞水平恢复到了正常值的50%左右,小鼠的听力也有所改善。如果实验所用的化合物对人类也有类似效果,那它将开启前庭疾病治疗的新时代。

    基因疗法必须妥善管控,因为它有可能触发严重的免疫反应,而且在其他基因试验中已经出现了患者死亡的案例。施特克尔说,这项试验已经预备了多项安全措施,使用的基因只能在目标细胞中开启,剂量极小,不会在全身循环。此外,他还说,在此前多项试验中,已经通过多种基因测试了携带它的病毒外壳——用来帮助基因透过细胞,它在1 500名受试者中均未引发安全问题。

    即使这些研究能够取得成功,对于如何应对眩晕,我们仍有大量的基础知识还未探明。例如,医生并不知道耳中的晶体一开始为什么会脱落。正是由于关于眩晕的很多知识还处于真空地带,一些研究者才把目光投向了芭蕾舞演员。他们认为,通过研究芭蕾舞演员极其强悍的前庭系统,可以更好理解为什么其他人的前庭系统会出现各种问题。

    伦敦帝国理工学院的一个研究团队试图通过一连串测试和大脑图像研究芭蕾舞演员,他们想看看演员们是如何在表演各种旋转时抗击眩晕的。研究人员一共研究了29名女性演员,还把她们的情况与女赛艇运动员做了对比。这些演员接受芭蕾训练的平均年限是16年,她们在6岁之前就开始跳芭蕾了。今年,研究团队在一本名为《大脑皮层》(Cerebral Cortex)的学术期刊上发表了一篇文章,研究者写到:在小脑中,有一部分是用来感知眩晕的,在芭蕾舞演员中,越是经验丰富的演员,她们这部分脑区中的神经细胞密度就越低。

    研究者还认为,由于演员们需要不断抵抗眩晕的感觉,所以她们的这部分结构要比别人更小。在芭蕾舞中,其中有一个动作要求演员立起脚尖旋转,并尽可能长时间地把目光固定在一点。这个动作叫“留头”(spotting),在完成动作时,它会限制感觉信号发向大脑。通过日积月累的训练,这种“主动阻止眩晕的努力”会对生理结构造成一定影响,它使演员们大脑右半球某个部分的神经细胞连接网络较小、运转较慢,而这个部位刚好是大脑处理眩晕信号的位置。

    科学家认为,假如能够找到合适的途径,开发一种物理疗法,让非舞者也能利用主动抑制的原理,在不远的未来,就会为慢性眩晕症患者带来希望的曙光。对于数以万计的眩晕症患者,这也可能是一次华丽的转变。