甲状腺激素如何变身“探险家”的大脑指挥官？Cell：甲状腺激素通过重新连接大脑回路来刺激探索的动力

甲状腺激素在调节人体的代谢、体温、心率以及生长等方面扮演着至关重要的角色。它通过与身体各个器官系统的互动来实现这些功能。尽管甲状腺激素对许多器官的影响已被广泛研究，但其对大脑的具体作用却一直未被完全理解。

如今，在一项新的研究中，来自哈佛医学院的研究人员通过小鼠实验揭示了甲状腺激素对大脑的新见解。研究表明，甲状腺激素可以改变大脑回路，促进探索行为的发生。通过改变大脑回路和代谢率，研究人员发现甲状腺激素能在关键时刻协调大脑和身体的功能，比如在小鼠需要寻找配偶或储备资源的时候。

相关研究结果于2024年8月22日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Thyroid hormone remodels cortex to coordinate body-wide metabolism and exploration”。

论文的第一作者，哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所的神经生物学研究员Daniel Hochbaum博士指出，甲状腺激素不仅能调节代谢，还能通过直接影响大脑来调节探索行为。

这些发现有助于解释低水平的甲状腺激素为何会导致抑郁状态，表现为探索欲望降低；而高水平的甲状腺激素则可能导致躁狂状态，表现为过度活跃的探索欲望。因此，这项研究为理解甲状腺激素水平异常如何引发某些精神疾病提供了重要线索。

受个人目标的驱使

Hochbaum对甲状腺激素的兴趣源自个人经历：他的妻子因突然的行为和代谢变化被诊断为甲状腺功能亢进症。虽然治疗帮助她恢复了健康，但这段经历让Hochbaum产生了深入探究甲状腺激素如何影响大脑的想法。他说：“我发现甲状腺激素对精神状态有显著影响，这让我感到非常惊讶。”

Hochbaum了解到，甲状腺激素不足会减慢新陈代谢，导致抑郁症状；而过多的甲状腺激素则会加速新陈代谢，引发躁狂症状。但是，关于这种现象背后的科学机制，他未能找到满意的解释。

在一个偶然的机会里，Hochbaum与哈佛医学院的神经生物学教授Bernardo Sabatini交流时，发现Sabatini也有相同的疑问。“甲状腺激素为何会影响行为，这个问题从我在医学院学习时就开始困扰我了，”Sabatini说道，“我们至今不清楚这种激素是如何进入大脑并产生作用的。”于是，一个旨在研究甲状腺激素在大脑中功能的项目就此启动。

将大脑、身体和行为关联在一起

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.07.041

此外，当研究团队在小鼠的大脑皮层中提升甲状腺激素水平时，小鼠表现出了更强烈的探索环境和冒险的倾向。相反，当他们在大脑皮层中阻断甲状腺激素的作用时，小鼠的探索行为不再随着甲状腺激素水平的变化而改变。Hochbaum说：“这表明甲状腺激素直接在大脑皮层中发挥了重要作用。”

然而，这一发现引出了一个新的问题：为什么一种主要控制代谢的激素，还能影响到大脑中控制行为的回路呢？

为了解答这一疑问，研究团队参考了先前的研究成果，这些研究观察了野生动物的行为模式，并测量了狐猴、松鼠猴及其他哺乳动物的甲状腺激素水平。研究发现，在食物和资源更加丰富的温暖季节，这些动物的甲状腺激素水平较高，且它们的探索行为也更为活跃，因为此时它们的代谢率也相对更高。

Hochbaum表示，这些野外研究的结果与新研究中的发现相结合，填补了甲状腺激素对大脑和身体影响的一个重要空白。他补充道：“我们认为，甲状腺激素直接作用于大脑回路，从而协调探索行为与代谢率，使得大脑和身体能够更好地适应当前的环境。”Sabatini也提到：“甲状腺激素似乎是在告诉身体，让大脑去探索并获取资源。”

展望未来

研究团队指出，甲状腺激素调节生理功能的方式在人类和其他哺乳动物中都非常相似，因此他们推测人类也可能存在类似的大脑-身体联动机制。

事实上，该研究团队在2024年发表的一项研究显示，美国成年人中较高的甲状腺激素水平与更高的就业率和更长的工作时间相关联（PNAS, 2024, doi:10.1073/pnas.2308652121）。目前，研究团队正在印度尼西亚研究那些经历过2004年海啸的人们，目的是探究自然灾害造成的精神创伤是否会导致甲状腺激素水平的长期变化。

此外，研究团队还计划进一步探索甲状腺激素增加时激活的大脑回路的生物学基础。他们希望通过这项研究能够揭示与抑郁症和躁郁症等精神疾病相关的大脑回路。Hochbaum说：“我们的设想是，这些疾病同样影响探索行为，因此通过调整甲状腺激素来改变大脑回路可能为治疗提供新的思路。”（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Daniel Hochbaum et al. Thyroid hormone remodels cortex to coordinate body-wide metabolism and exploration. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.07.041.