細(xì)思極喜！美國(guó)發(fā)現(xiàn)精神病神經(jīng)基礎(chǔ)，精準(zhǔn)治療時(shí)代或?qū)?lái)臨？

重大突破！僅憑幾滴血培養(yǎng)出的“微型大腦”，在經(jīng)過(guò)一次特殊的“電擊”審訊后，竟然能以高達(dá)95.8%的驚人準(zhǔn)確率，直接識(shí)破精神分裂癥的偽裝！

這不僅僅是實(shí)驗(yàn)室里的數(shù)據(jù)狂歡，這是精神病學(xué)診斷史上的一次降維打擊。

2025年9月22日，美國(guó)頂尖學(xué)府約翰霍普金斯大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在生物工程領(lǐng)域知名期刊《APL Bioengineering》上甩出了一枚重磅炸彈：他們利用患者干細(xì)胞培養(yǎng)出的“大腦類器官”，結(jié)合人工智能，成功找到了精神分裂癥和雙相情感障礙的客觀生物學(xué)指紋。這意味著，困擾人類千年的精神疾病，或許終于要告別“聽(tīng)患者描述、靠醫(yī)生猜謎”的盲盒時(shí)代，迎來(lái)精準(zhǔn)醫(yī)療的曙光。

那么，科學(xué)家們到底是如何在培養(yǎng)皿里“讀心”的？這背后藏著怎樣驚心動(dòng)魄的博弈？

長(zhǎng)期以來(lái)，精神科醫(yī)生更像是“靈魂的偵探”。

診斷精神分裂癥或雙相情感障礙，沒(méi)有像測(cè)血糖、拍CT那樣的一錘定音的指標(biāo)。醫(yī)生只能依靠面談、觀察行為，甚至依靠“試錯(cuò)法”來(lái)開(kāi)藥——這種藥不行？換那種試試。這對(duì)患者來(lái)說(shuō)，往往意味著漫長(zhǎng)的痛苦和不確定性。

如果有一樣?xùn)|西，能像驗(yàn)血一樣驗(yàn)出精神病就好了。這是無(wú)數(shù)醫(yī)生和患者的終極夢(mèng)想。

約翰霍普金斯大學(xué)的Annie Kathuria博士和她的團(tuán)隊(duì)，決定挑戰(zhàn)這個(gè)“黑盒”。她們不需要打開(kāi)患者的頭骨，而是做了一件匪夷所思的事：在培養(yǎng)皿里，為患者“復(fù)制”了一個(gè)大腦。

研究人員從精神分裂癥患者、雙相情感障礙患者和健康人身上采集了皮膚細(xì)胞或血細(xì)胞，利用重編程技術(shù)（iPSC），讓這些細(xì)胞“返老還童”，變回干細(xì)胞，然后再誘導(dǎo)它們發(fā)育成大腦類器官（Cerebral Organoids）

這些只有豌豆大小的“微型大腦”，雖然不會(huì)思考人生，但它們完美繼承了患者的遺傳密碼，擁有神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞，甚至還能像真正的大腦一樣發(fā)放電信號(hào)。

這就是患者的生物學(xué)替身。

但在實(shí)驗(yàn)初期，團(tuán)隊(duì)遇到了一個(gè)巨大的挫折：當(dāng)這些微型大腦靜靜地躺在培養(yǎng)皿里“休息”時(shí)，無(wú)論是來(lái)自精神分裂癥患者，還是健康人，它們的電信號(hào)看起來(lái)竟然相差無(wú)幾

這就好比兩輛停在車庫(kù)里的法拉利，一輛發(fā)動(dòng)機(jī)壞了，一輛是好的，光看外表，你根本分不出來(lái)。

研究陷入了僵局。難道大腦的秘密，真的無(wú)法被觀測(cè)嗎？

轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在一個(gè)大膽的想法上：既然靜止的時(shí)候看不出毛病，那就讓它們“跑”兩步！

研究團(tuán)隊(duì)決定對(duì)這些微型大腦進(jìn)行一次“壓力測(cè)試”。他們利用多電極陣列（MEA），向這些微型大腦發(fā)送了一系列溫和的電脈沖刺激。

奇跡發(fā)生了。

就在電刺激結(jié)束后的那一刻，原本平靜的神經(jīng)網(wǎng)路瞬間暴露了本性。

• 健康的大腦類器官：反應(yīng)敏捷，信號(hào)傳遞井井有條，迅速恢復(fù)平衡。
• 精神分裂癥的大腦類器官：亂了套了。神經(jīng)元的放電時(shí)序出現(xiàn)了明顯的錯(cuò)亂，信息傳遞仿佛陷入了泥潭。
• 雙相情感障礙的大腦類器官：表現(xiàn)出了截然不同的異常，它們的爆發(fā)性放電（Burst）中，脈沖數(shù)量顯著減少，就像是一把卡殼的機(jī)關(guān)槍。

平時(shí)偽裝得很好，一有壓力就原形畢露。這句職場(chǎng)名言，竟然在神經(jīng)元身上也應(yīng)驗(yàn)了。

雖然肉眼能看到差異，但要達(dá)到臨床診斷的精度，還需要更火眼金睛的幫手。團(tuán)隊(duì)引入了機(jī)器學(xué)習(xí)算法（支持向量機(jī)）。

他們并沒(méi)有只看簡(jiǎn)單的放電頻率，而是引入了一個(gè)極其硬核的指標(biāo)——“匯指數(shù)”（Sink Index）

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果把大腦看作一個(gè)復(fù)雜的社交網(wǎng)絡(luò)，有些神經(jīng)元是“大喇叭”（發(fā)送者），有些則是“吃瓜群眾”（接收者，即“匯”）。研究發(fā)現(xiàn)，患病大腦的信息流動(dòng)模式，即誰(shuí)在說(shuō)、誰(shuí)在聽(tīng)、信息流向哪里，與健康大腦有著根本性的數(shù)學(xué)差異。

數(shù)據(jù)不會(huì)撒謊，結(jié)果令人咋舌：

在引入電刺激后的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中，AI區(qū)分精神分裂癥與健康樣本的準(zhǔn)確率飆升至95.8%；而在區(qū)分健康、精神分裂癥和雙相情感障礙這三類復(fù)雜情況時(shí)，準(zhǔn)確率也高達(dá)91.6%。

這意味著，我們終于找到了一把能夠精準(zhǔn)通過(guò)“電生理指紋”解鎖精神疾病謎題的鑰匙。

這項(xiàng)研究的意義，絕不僅僅是診斷。

想象一下，未來(lái)一位患者走進(jìn)醫(yī)院，醫(yī)生不再需要讓他反復(fù)試藥，忍受數(shù)月的副作用。醫(yī)生只需要采集一點(diǎn)血液，在實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出他的“大腦替身”。

然后，在這個(gè)“替身”上測(cè)試各種藥物。哪種藥能讓“替身”的電生理信號(hào)恢復(fù)正常，就給患者用哪種藥。

這是真正的個(gè)性化精準(zhǔn)醫(yī)療。

雖然目前這項(xiàng)技術(shù)距離臨床普及還有一段路要走，比如成本問(wèn)題、培養(yǎng)周期問(wèn)題，但它捅破了那層窗戶紙：精神疾病不是虛無(wú)縹緲的“心病”，它是實(shí)實(shí)在在的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)故障，是可以被看見(jiàn)、被測(cè)量、被修復(fù)的。

當(dāng)大腦的迷霧逐漸散去，我們看見(jiàn)的，是無(wú)數(shù)患者重獲新生的希望。

參考文獻(xiàn)：

Cheng, K., Williams, A., Kshirsagar, A., Kulkarni, S., Karmacharya, R., Kim, D. H., Sarma, S. V., & Kathuria, A. (2025). Machine learning-enabled detection of electrophysiological signatures in iPSC-derived models of schizophrenia and bipolar disorder. APL Bioengineering, 9, 036118.