计算精神病学需要系统神经科学：从算法到回路

时间:2026-04-16 09:00 来源:The Transmitter 作者:Michael Halassa 点击:次

妄想是精神分裂症最常见的症状之一，药物治疗往往难以控制。作为精神病学家和系统神经科学家，本文作者Michael Halassa提出，妄想可能源于多个并行神经系统的协调失败。计算精神病学使用精确的行为任务来识别特定的心理操作缺陷，并将这些计算变化映射到特定脑回路。然而，要靶向这些算法，需要回路层面的知识——这正是系统神经科学最擅长的领域。本文系统解析如何利用跨物种的相同行为任务，将人类的精神症状与动物的神经回路操纵联系起来，以丘脑-前额叶回路为例，展示了从计算表型到回路机制的完整路径。

一、精神分裂症的症状与并行处理假说

症状	描述	药物反应
幻觉	听到或看到不存在的事物	有时可控制
妄想	坚定不移的虚假信念（如“被Starlink植入芯片”）	常持续存在
思维紊乱	言语或思维缺乏逻辑连贯性	部分有效
社交退缩	回避社交互动	有限
情感平淡	情绪表达减少	有限

并行处理假说：对于任何问题，多个神经回路并行运行，但需要紧密协调，使更可靠的回路能够影响行为。精神分裂症可能是一组回路协调失败的疾病。妄想状态是这一框架的有力证据——只有在这种条件下，才能理解协调的必要性。

二、计算精神病学的目标与方法

步骤	描述	工具/方法
1. 识别心理操作缺陷	使用精确的行为任务分离特定认知过程	知觉决策任务、不确定性操纵
2. 映射到脑回路	将计算变化与特定神经回路关联	功能磁共振成像、脑电图、电生理
3. 跨物种验证	使用相同任务结构在人类、非人灵长类和小鼠中测试	跨物种行为范式
4. 回路操纵	在动物中进行因果操纵（光遗传学、药物）	确定回路必要性
5. 靶向干预	基于回路机制开发精准治疗	闭环刺激、回路特异性药物

三、跨物种任务范式：以不确定性处理为例

任务设计

提示：引导注意力指向两个目标之一
操纵：提示的模糊性（清晰 vs. 模糊）
测量：决策准确性和反应时

关键发现

人群/动物	清晰提示表现	模糊提示表现	与回路的关系
健康对照	正常	正常（稍慢）	丘脑-前额叶回路整合不确定性信号
精神分裂症患者	正常	显著受损	丘脑-前额叶静息态功能连接异常
小鼠（抑制丘脑）	正常	受损（类似精神分裂症）	光遗传学抑制内侧背核复制缺陷

核心结论：精神分裂症患者在处理不确定性方面存在特异性缺陷，这与丘脑-前额叶回路功能障碍相关。

四、丘脑在决策中的作用：从中继到整合

传统观点	新发现（Halassa实验室）
丘脑中继来自外周的感觉信息	内侧背核整合来自前额叶皮层内部的信号
丘脑是被动的通道	丘脑主动提取上下文信息，帮助前额叶皮层在上下文切换时适应
丘脑不参与不确定性处理	丘脑识别线索的不确定性程度，并按比例减慢前额叶决策处理

功能解释：丘脑为决策提供了自然机制，用于过滤噪声。当线索模糊时，丘脑减慢决策过程，允许更多信息积累。

五、跨物种一致性的证据

证据层次	人类（精神分裂症）	小鼠（回路操纵）
行为表型	不确定性下决策受损	丘脑抑制后相同行为缺陷
回路连接	丘脑-前额叶静息态功能连接异常	内侧背核-前额叶投射
计算功能	噪声过滤受损	不确定性信号整合受损
可治疗性	？	光遗传学激活可恢复？

意义：这种跨物种一致性提供了因果证据，表明已识别出精神分裂症中的特定计算改变，为靶向底层回路的干预打开了大门。

六、对精神病学实践的启示

传统方法	精准精神病学方法
症状描述（DSM-5类别）	计算表型（特定心理操作缺陷）
广谱药理学（阻断多巴胺D2受体）	回路靶向干预（闭环刺激、回路特异性药物）
动物模型模拟“完整症状”（如强迫游泳测试）	跨物种相同行为任务，分离特定计算
人类神经成像：静息态连接（相关）	结合人类成像 + 动物回路操纵（因果）
跳过算法层面	聚焦算法层面（计算缺陷）

七、未来方向：多个计算变化

妄想可能涉及多个计算改变：

证据如何更新信念？
不确定性如何表征和利用？
大脑如何在复杂环境中分配信用？
不同患者可能有不同类型的“算法故障”，需要不同的治疗方法。

当前目标：开发能够单独分离这些操作的任务，识别与妄想体验最相关的计算指纹。

八、结论：系统神经科学是计算精神病学的必要基础

计算精神病学使用精确行为任务来识别特定的心理操作缺陷，并将这些计算变化映射到脑回路。然而，要靶向这些算法，需要回路层面的知识——这正是系统神经科学最擅长的。通过跨物种的相同任务结构，可以将人类的精神症状与动物的神经回路操纵联系起来，实现从相关到因果的跨越。

核心信息：

妄想可能源于并行处理回路的协调失败。
计算精神病学识别算法层面的缺陷。
系统神经科学提供回路层面的机制。
跨物种相同任务范式桥接人类和动物研究。
丘脑-前额叶回路参与不确定性过滤，精神分裂症中受损。
这一框架为精准精神病学开辟了道路。

参考来源：
Halassa, M. (2026). Computational psychiatry needs systems neuroscience. The Transmitter.

(责任编辑：glia)