來源：生物探索 在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域，研究人員不斷探索各種因素對大腦的影響，大腦如何受到外界因素的調(diào)控一直是一個充滿挑戰(zhàn)且引人入勝的研究課題。避孕藥，作為一種廣泛使用的藥物，其對女性大腦的具體影響卻長期被忽視。事實上，超過1.5億生育年齡的女性服用避孕藥，而這類藥物對大腦形態(tài)和功能的潛在影響卻鮮有深入研究。近日，來自明尼蘇達大學(xué)雙城分校的神經(jīng)科學(xué)家Carina Heller通過自我掃描，揭示了月經(jīng)周期和口服避孕藥對大腦形態(tài)和連接性的影響。 她的研究成果在今年的神經(jīng)科學(xué)學(xué)會年會上公布，展示了避孕藥對大腦的復(fù)雜作用機制。通過揭示避孕藥對大腦的潛在影響，Heller的研究為女性健康領(lǐng)域提供了新視角，也為研究人員進一步探索激素與大腦功能之間的復(fù)雜關(guān)系提供了重要啟示。（10月18日 Nature “How does the brain react to birth control? A researcher scanned herself 75 times to find out”） Heller的目標(biāo)是記錄她的大腦在自然月經(jīng)周期中以及服用避孕藥期間的變化。初步結(jié)果顯示，大腦的形態(tài)（morphology）和連接性（connectivity）在自然周期中每天都在變化，而服用避孕藥也會顯著影響這些變化。Heller的研究為女性提供了更多的科學(xué)依據(jù)，幫助她們在是否選擇服用避孕藥時能夠做出更加明智的決策。 這一研究表明，女性的大腦不僅在自然月經(jīng)周期中經(jīng)歷顯著的變化，且這種變化受到體內(nèi)激素水平的調(diào)節(jié)。避孕藥通過合成激素調(diào)控激素水平，影響大腦的形態(tài)和功能，這為長期以來關(guān)于激素對大腦影響的研究提供了新的視角。通過反復(fù)掃描，Heller能夠追蹤大腦的日常變化，而這在傳統(tǒng)的神經(jīng)成像研究中是難以實現(xiàn)的。這種實驗設(shè)計使得她可以精確描繪大腦在不同激素狀態(tài)下的變化，為理解避孕藥對神經(jīng)系統(tǒng)的影響提供了高分辨率的數(shù)據(jù)支持。 避孕藥與大腦：長期被忽視的研究領(lǐng)域 避孕藥通常含有合成的孕激素（progesterone）和雌激素（oestrogen），這兩種激素通過多種機制阻止懷孕，包括抑制卵巢釋放卵子。自1960年首款口服避孕藥在美國獲批以來，這類藥物迅速普及，至今已有超過1.5億生育年齡的女性使用避孕藥，使其成為全球最常用的藥物之一。 盡管大量數(shù)據(jù)表明避孕藥在大多數(shù)情況下是安全的，但其對大腦的影響仍然缺乏深入研究。例如，有些女性在服用避孕藥后感到抑郁和焦慮癥狀減輕，而另一些人卻發(fā)現(xiàn)這些癥狀有所加重，這種差異的原因尚不清楚。由于許多女性在青春期（puberty）這一大腦發(fā)育的關(guān)鍵階段就開始服用避孕藥，了解避孕藥對大腦發(fā)育的影響顯得尤為重要。 此外，避孕藥對大腦功能網(wǎng)絡(luò)（functional brain networks）和情緒調(diào)節(jié)的具體機制仍然未知?，F(xiàn)有的研究多為橫斷面研究（cross-sectional studies），難以揭示個體在不同激素水平下的動態(tài)變化。因此，密集采樣（dense sampling）方法的應(yīng)用為深入理解這些復(fù)雜機制提供了新的契機。通過高頻率的自我掃描，Heller得以捕捉到大腦在激素水平波動下的精細變化，為理解激素對大腦和情緒的長期影響提供了獨特的數(shù)據(jù)集。 大腦的適應(yīng)性：深入了解月經(jīng)周期的變化 大多數(shù)神經(jīng)影像學(xué)（neuroimaging）研究使用MRI技術(shù)，對10至30名參與者進行一次或兩次掃描。由于MRI成本高昂，這種方法難以捕捉大腦形態(tài)和連接性隨時間的日常變化。Heller采用了一種稱為“密集采樣”的新方法，重復(fù)對少數(shù)參與者進行多次掃描，以構(gòu)建高分辨率的數(shù)據(jù)集。 通過這種方法，Heller在自然月經(jīng)周期的不同階段對自己進行了25次掃描。幾個月后，她開始服用避孕藥，等待三個月以確保體內(nèi)激素水平穩(wěn)定，然后再進行了25次掃描。最后，她停止服藥，等待三個月后再次完成了25次掃描。在每次掃描后，她還進行了血液采樣和情緒調(diào)查。 這種密集采樣的實驗設(shè)計使Heller能夠記錄大腦在自然周期中的節(jié)律性變化，以及在服用避孕藥后的變化。結(jié)果顯示，在月經(jīng)周期中，大腦體積和不同腦區(qū)之間的連接性呈現(xiàn)出節(jié)律性變化，而在服用避孕藥期間，這些體積和連接性略有下降。這表明大腦在激素變化下具有較強的適應(yīng)性。停止服藥后，大腦的變化趨勢基本恢復(fù)至原狀態(tài)，這進一步證明了大腦的可塑性（plasticity）。 Heller還通過情緒調(diào)查發(fā)現(xiàn)，激素水平的變化與她自身的情緒波動存在一定的關(guān)聯(lián)。這一發(fā)現(xiàn)提示，激素不僅影響大腦的物理結(jié)構(gòu)，還可能對情緒調(diào)節(jié)和心理健康產(chǎn)生深遠的影響。這些結(jié)果對于理解月經(jīng)周期、避孕藥以及更廣泛的激素波動對大腦及情緒的影響具有重要意義。 Heller的研究顯示，激素的變化對大腦功能的影響不僅體現(xiàn)在大腦結(jié)構(gòu)上，還可能深刻影響心理和行為模式。通過追蹤激素水平與情緒波動的關(guān)系，研究人員能夠進一步揭示激素在情緒障礙（如抑郁和焦慮）中的潛在作用機制。這些發(fā)現(xiàn)有助于開發(fā)針對女性的個性化治療策略，特別是針對那些在服用避孕藥期間出現(xiàn)情緒波動的女性群體。 雌激素與大腦功能網(wǎng)絡(luò)的影響 Heller的研究受到神經(jīng)科學(xué)家Laura Pritschet的啟發(fā)。Pritschet曾對自己的大腦進行了連續(xù)30天的掃描，分別記錄自然月經(jīng)周期和服用避孕藥期間的變化。這項研究顯示，高水平的雌激素可以使某些重要的大腦功能網(wǎng)絡(luò)更加緊密地連接在一起，其中包括“默認模式網(wǎng)絡(luò)”（default mode network），這一網(wǎng)絡(luò)在白日夢（daydreaming）和記憶功能中起著關(guān)鍵作用。相反，孕激素則對這些連接產(chǎn)生相反的影響。 這些發(fā)現(xiàn)對于理解大腦在不同激素狀態(tài)下的功能變化具有重要意義。默認模式網(wǎng)絡(luò)在許多認知功能中扮演著核心角色，其連接性的變化可能影響記憶、思維和情緒調(diào)節(jié)等過程。研究表明，雌激素水平的升高能夠增強默認模式網(wǎng)絡(luò)的連接性，這意味著在月經(jīng)周期的特定階段，女性的認知狀態(tài)和心理表現(xiàn)可能受到影響。 這些激素對大腦網(wǎng)絡(luò)的影響可能解釋了為什么女性在月經(jīng)周期中的某些階段會表現(xiàn)出認知功能的波動，例如注意力和記憶力的變化。通過了解激素對默認模式網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)作用，研究人員可以進一步研究其在認知障礙（如阿爾茨海默病）中的潛在作用機制。這些發(fā)現(xiàn)不僅對女性健康具有重要意義，也為神經(jīng)科學(xué)研究提供了新的方向。 Heller的下一步計劃是將她的數(shù)據(jù)與一位患有子宮內(nèi)膜異位癥（endometriosis）的女性的數(shù)據(jù)進行比較，以探討激素波動是否可能是引發(fā)該疾病的原因之一。子宮內(nèi)膜異位癥是一種影響多達10%育齡女性的疼痛性疾病，通過了解激素變化與大腦結(jié)構(gòu)和行為功能之間的關(guān)系，可能會為這種疾病的病因提供新的見解。 此外，Heller還計劃擴大研究樣本，將密集采樣方法應(yīng)用于其他健康狀況不同的女性，以進一步探索激素與大腦功能的復(fù)雜關(guān)系。她希望通過與更多受試者的數(shù)據(jù)對比，找出個體之間的差異，揭示為什么有些女性在服用避孕藥后會出現(xiàn)不良反應(yīng)，而另一些人則不會。 這種研究設(shè)計有望為個性化醫(yī)學(xué)的發(fā)展提供新的方向。通過對激素波動的深入研究，研究人員可以為女性健康問題提供更具針對性的解決方案。例如，理解激素如何影響大腦連接性和功能，可能有助于開發(fā)新的藥物或干預(yù)措施，以減輕避孕藥帶來的副作用，尤其是在情緒和認知方面的影響。 密集采樣：女性健康研究的新前景 密集采樣作為一種新興的神經(jīng)成像方法，盡管樣本量小限制了研究結(jié)果的普遍性，但其優(yōu)勢在于能夠捕捉到通常在大樣本橫斷面研究中難以觀察到的細微變化。這對于理解個體在月經(jīng)周期中、激素波動下以及服用藥物后的大腦反應(yīng)，提供了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 密集采樣方法的應(yīng)用使研究人員能夠在高時間分辨率下觀察大腦的動態(tài)變化，捕捉到傳統(tǒng)研究中可能被忽視的細節(jié)。例如，Heller的研究發(fā)現(xiàn)大腦體積和連接性的日常波動與激素水平的變化密切相關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)為理解個體差異提供了新線索。通過進一步擴大樣本量并進行跨個體對比，研究人員可能揭示出激素波動與大腦功能之間更普遍的規(guī)律。 盡管樣本量有限，Heller和Pritschet等人的研究為探索避孕藥對大腦的影響提供了有價值的初步數(shù)據(jù)，填補了女性健康研究中的空白。通過比較不同參與者之間的數(shù)據(jù)，尤其是那些對避孕藥反應(yīng)不同的女性，研究人員可能進一步揭示出不同副作用的原因。這些數(shù)據(jù)對于開發(fā)個性化的避孕方案、提高避孕藥的安全性和有效性具有重要的參考價值。 加州大學(xué)圣巴巴拉分校的神經(jīng)科學(xué)家Emily Jacobs評論道，Heller的自我實驗是“嚴謹?shù)淖晕曳瞰I的科學(xué)實踐”，通過她的努力，我們對人類大腦有了更深入的理解。這些數(shù)據(jù)集為未來關(guān)于激素狀態(tài)與大腦結(jié)構(gòu)和行為功能微妙變化之間的關(guān)系研究，提供了一個引人注目的窗口。 Jacobs還強調(diào)，密集采樣方法不僅對女性健康研究具有重要意義，還為更廣泛的神經(jīng)科學(xué)研究提供了新工具。通過對少數(shù)個體進行長時間、多次掃描，研究人員可以深入了解大腦的動態(tài)變化和個體差異，為個性化醫(yī)療和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 這種研究方法還可以幫助研究人員探索其他類型的激素變化如何影響大腦，例如應(yīng)激激素（如皮質(zhì)醇）的波動如何影響大腦功能，或者激素替代療法在更年期女性中的效果。通過這些研究，研究人員可以更全面地了解激素對大腦的影響，為制定更加個性化的治療策略提供數(shù)據(jù)支持。 女性健康的未來 長期以來，女性健康研究存在數(shù)據(jù)不足的問題，特別是在避孕藥對大腦影響方面。通過像Heller這樣的研究人員的自我實驗，我們逐步了解激素變化如何影響大腦的形態(tài)和連接性。這些研究不僅為女性提供了更多關(guān)于避孕藥選擇的信息，也為研究人員理解大腦的適應(yīng)性提供了重要的基礎(chǔ)。 未來，隨著更多研究人員加入密集采樣和自我實驗的行列，我們有望獲得更加全面的女性健康數(shù)據(jù)，幫助女性在避孕藥等決策中做出更加科學(xué)和個性化的選擇。這些探索不僅是對大腦奧秘的深入挖掘，更是對女性健康研究空白的補充，為更多人帶來更好的健康選擇與生活質(zhì)量。 此外，密集采樣方法的應(yīng)用不僅限于避孕藥的研究。它還可以被用于研究其他與激素相關(guān)的健康問題，例如更年期（menopause）、多囊卵巢綜合征（PCOS）以及產(chǎn)后抑郁（postpartum depression）等。這些領(lǐng)域同樣存在研究不足的問題，通過對激素水平變化的深入研究，我們可以更好地理解這些健康問題的生物學(xué)基礎(chǔ)，并為個性化治療方案的開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。 隨著科學(xué)技術(shù)的進步，MRI等神經(jīng)成像技術(shù)的成本有望降低，使得密集采樣方法能夠在更大范圍內(nèi)應(yīng)用。未來，研究人員可以利用這一方法，對更多樣化的受試者群體進行長期跟蹤研究，深入了解激素波動、大腦功能和心理健康之間的復(fù)雜關(guān)系。這些研究不僅將提高女性健康研究的水平，也將推動整個神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，為個性化醫(yī)學(xué)和健康管理帶來新的突破。
Heller的研究并非傳統(tǒng)的實驗設(shè)計，而是一項長達一年的自我實驗。每天早上7:30，她準(zhǔn)時進入大學(xué)的磁共振成像（MRI）掃描儀中，保持一個半小時的靜止?fàn)顟B(tài)，盡量避免入睡。在這一年中，她累計進行了約75次腦部掃描，自認為成為科學(xué)界中“被掃描次數(shù)最多的女性”。