随着全球人口老龄化，神经退行性疾病将继续构成公共卫生挑战。世界各地已有数亿人受到神经系统疾病影响。据世界卫生组织估计，到2050年，痴呆症患者人数将增至目前的四倍，达到1.15亿。
几个月前，在麻省理工学院举办的 EmTech2014 大会上，西奈山医院遗传学家、神经科学家兼临床精神科医生 Pamela Sklar 博士介绍了对神经精神疾病的一种新兴观点。
她表示，如今已有“有力的分子证据”表明，从精神分裂症、双相情感障碍到帕金森病等疾病，并不像长期以来所认为的那样，是由单一遗传功能障碍导致，而是“具有极强的多基因性”——也就是说，它们是多种遗传变异共同作用的结果。这与科学界日益得到认可的一种观点相吻合：这些疾病也表现为神经网络功能障碍。
这种多因素、以网络为基础的观点，对于帕金森病似乎尤其适用：基底神经节中的细胞死亡会中断整个大脑运动控制网络的信号传递。深部脑刺激（DBS）似乎可以改善该网络的通信通路：植入式设备向大脑发送高频电脉冲。通过这种方式改善运动控制网络的通信通路，已被用于暂时、即时地缓解帕金森病震颤及其他症状。
然而，发送信号只处理了与神经网络对话的一半。2013年10月，斯坦福大学的一组外科医生更进一步，植入了一种设备（由美敦力制造）；该设备不仅能发送脉冲，还能读取由刺激电流产生的神经信号。（这类反馈通常只有在脑外科手术期间才可能获得。）
积累并解读神经信号读数，或许能准确揭示不同疾病中神经网络失常的方式，以及DBS如何影响各种神经网络。人们希望，最终定制的设备能够利用患者的生物反馈，提高治疗效果。
不过，这类技术最初的受益者或许不是帕金森病患者，而是病情较为简单的癫痫患者。虽然这两种疾病都涉及正常大脑活动中断，但癫痫比帕金森病更简单：其特点并非持续不断的功能障碍，而是电路中断所导致的离散、有限发作。
在这一领域，生物反馈的理念也正在塑造新兴疗法。闭环植入式神经刺激器（例如加利福尼亚州 NeuroPace 公司曾经制造的设备）如今正被设计用于监测神经活动，并立即以预防性脉冲应对任何可能诱发癫痫发作的异常。
深部脑刺激的一种侵入性较低的衍生疗法是经颅直流电刺激（tDCS），它可以不用永久植入设备，而改用例如带电极的帽子。这类设备属于新兴的生物电医学领域。例如，葛兰素史克近期设立了一项5,000万美元的基金，以支持该领域的研究。研究人员称，如果运用得当，以可穿戴设备或植入设备形式进行的电刺激，有望在轻度抑郁、偏头痛管理乃至脑损伤等问题上与化学疗法相媲美。
这些疗法虽前景可期，但尚未成熟到足以“准确阐明哪些细胞驱动哪些行为”，Edward Boyden 博士在近期一期《科学美国人》杂志中写道。他指出，一立方毫米的脑组织约含有10万个神经元和10亿个突触连接。
因此，电脉冲或可被视为一种消防水龙带式疗法，而光遗传学或许能使其受益。Boyden 博士帮助开创了这一领域；光遗传学通过为神经元配备光敏分子，进一步发展了神经刺激这一理念。光疗只激活这些细胞，从而实现“对脑回路更精准的操控”。这种特异性有助于改进药物和电刺激器的靶向方式。
斯坦福大学研究人员 Michelle Monje 博士也在探索神经回路通路。她是2014年一篇论文的资深作者，该论文将焦点转向髓鞘——包裹神经纤维并起绝缘作用的细胞，它们构成了大脑中“连接一处与另一处的道路、公路和高速公路”。
髓鞘绝缘构成大脑“可塑性”的一部分基础；这种灵活性使我们能够学习和适应。即便只是鞘层结构或厚度的微小变化，也可能损害神经冲动传导的速度。
如果正如她的研究所示，神经元活动会引起髓鞘变化，那么学会如何优化两者，或许能改善传导与通信。这反过来可能带来针对多发性硬化症等疾病的治疗策略；这些疾病会破坏髓鞘，进而损害神经信号传递。
基因组编辑和干细胞疗法等领域也在取得进展、带来新知。但对于精神分裂症或自闭症等某些精神障碍，最重要的发现与其说来自新技术，不如说来自大数据的积累与分析。
过去，科学家专注于寻找不同疾病之间的差异，对一种药物能治疗多种疾病的情况保持谨慎。Sklar 博士表示，如今研究人员开始重视这些疾病之间的关联，这有望带来“更有效的路径”。
未来，将整合后的遗传学和表观遗传学大数据与基于干细胞的组织分析结合起来——通常无法对活体脑组织进行分析——或许能带来更多发现。Sklar 博士所说的“天方夜谭式”理想，是医生有朝一日能在为患者选择特定疗法或药物之前，先对组织进行筛查。
无论这些新发现催生何种疗法，它们都不会明天就问世。正如 Broad Institute 的 Steven Hyman 博士在 EmTech2014 上指出的，尽管这类疗法带来“一线曙光”，一种药物从概念走向市场仍需约10至15年。
本文由以下机构联合发布： GE Look ahead。本文的发布并不意味着世界经济论坛认可其中观点。
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作者：Holly Hickman 为 GE Look ahead 撰稿。
图片：扫描影像中显示的脑细胞。路透社。
