[科普中国]-“士气”确有其物！兴奋剂替代？

在体育竞技中，有一个有趣的现象叫做“胜利者效应”，当一个人在最初的几次竞技中获得胜利，那么这个人在今后类似的竞争中成功的倾向更大。这个效应多见于狮群、狼群、鼠类、蜜蜂及蚂蚁家族等几乎所有的群居动物。

在人类战争及体育竞技中，胜利者效应也普遍存在。我国自古以“士气”二字来形容这一独特的心理学现象，如古时开战前武将需进行阵前比试，胜者一方多士气高涨，而失败者一方士气多会受打击，从而对负方局面造成不利影响。

有喘气的地方就有江湖。高手过招，胜负往往在争斗之前便已见分晓，此谓“士气”。

“士气”究竟是什么？在古代，常用“气”指代某种精神状态，如精气十足、心浮气躁等。无独有偶，爱尔兰神经心理学家伊恩•罗伯逊教授也认为这种现象与脑部活动有关。

他从解剖学的角度提出一种解释，即认为成功会导致大脑内释放某些化学物质，激活某些特殊的脑区，使人在行为上表现得更聪明、更自信并更具攻击性，从而更容易在以后的竞技中取得持续胜利。

这类化学物质究竟是何方神圣？又是如何作用于大脑，从而改变小鼠的行为呢？

氨基酸类神经递质：社会等级确立之关键？

其实早在2008年，由中国科学院神经科学研究所（现浙江大学）胡海岚研究员领导的科研团队就已经发现，这种化学物质是一类氨基酸类神经递质，可作用于大脑内侧前额叶(medial prefrontal cortex，mPFC)区域的一种名为GluR4的蛋白，导致该区域神经信号转导被激活。

向小鼠mPFC区域注射GluR4蛋白或利用转基因的方法过表达GluR4蛋白，都能使小鼠的社会等级获得提高2。

绿色荧光区域分别为小鼠及对应人类的大脑mPFC区域，图片来自论文1。

这项开拓性的工作发表在当年《科学》杂志上。在知晓提高小鼠社会等级的机制之后，研究人员继续对长期保持这种社会等级（即胜利者效应）的脑内变化做了进一步研究。

该团队近期在《科学》杂志上发表的另一项研究成果进一步表明，只要通过手术方法人为多次、反复激活mPFC区域（6次以上），就可以使小鼠的社会等级长久的确立下来，使小鼠在后续的实验中即使不经过人为干预，也可以在与同类的争斗中拥有持续获胜的能力1。

没有人不渴望获得成功，尤其是不断获得成功。那么，这些小鼠中的研究可以为我们在社会竞争中如何胜出提供参考吗？

这个不好说。

事实上，在大多数情况下，人们在日常生活和职场中经历的社会等级划分与实验条件为小鼠设置的竞争环境相比相差甚远，且往往具有更为抽象、间接的表现形式。如在商业谈判中，筹码、经验、技巧、策略等都比个人的“武力值”更加重要。

而研究中所采用的“钻管测试”及“热源争夺测试”，则更像是体育竞技中的角逐现象——

小鼠“钻管测试”

小鼠“钻管测试”中，研究人员将两只小鼠分别从管道两边进入，当小鼠碰面时，社会等级更高的小鼠会迫使对方用后退的方式退出管道，使自己得以顺利通过。如果两只小鼠的社会地位相当，它们将在管道中发生争斗，直至某一方获胜。胡海岚团队的工作发现激活mPFC区可以显著提高小鼠战胜对手、顺利通过管道的概率。

图片来源论文1，有改动。

动图来源浙江大学网页。

不得不说，研究人员在“钻管测试”实验中小鼠面临的环境和人类某些竞技类体育项目如相扑运动等非常类似（图片来源网页）

小鼠“热源争夺测试”

小鼠“热源争夺测试”中，研究人员将数只小鼠一同放入一较为寒冷的区域，并留出一个较为狭窄的温暖区域。这个温暖区域随后会被社会等级最高的小鼠占领。

研究人员发现，在“钻管测试”中持续获胜的小鼠在与其它小鼠争夺热区时同样具有压倒性优势。

图片来源论文1，有改动。

看了“热源争夺测试”后，告诉我们你想到了什么？（图片来源网页）

“理想兴奋剂”要改写兴奋剂定义？这个可能会有

众所周知，在体育竞技中，“臭名昭著”的兴奋剂往往有能够在短时间内增强人的精神和体力、消除疲劳、提高速度、提高人体反应的敏捷性、改善竞技状态的强大力量。一旦离开这些药物，运动员实际上并不具备足以取得之前成绩的身体素质，成绩大幅下滑在所难免，更别提许多药物还会对运动员的身体造成永久伤害。

相比之下，如果通过外科手术多次激活人脑mPFC区域，或通过注射疫苗的方法提高人脑mPFC区GluR4蛋白的表达量，那么这将是一种从根本上改造人类体质的操作，和传统兴奋剂相比类似于化妆与整容的关系，虽然改造后的大脑是否会给人体带来不良反应尚无法评估。

尽管如此，这种操作听起来仍像是运动员梦寐以求的“理想兴奋剂”。那么，它真的可以被实现吗？

答案是乐观的。

事实上，已经有一种相对成熟的类似治疗技术进入了临床阶段。该治疗技术通过手术在大脑内部的特定区域植入芯片，再利用外围计算机对人脑信号进行操控，即我们熟知的“脑机接口（brain-computer interface，BCI）”技术。

虽然目前该技术主要的应用范围仍局限于为人类改善听觉、视觉和恢复运动障碍等方面，但从原理上来讲，通过相似的技术激活人脑mPFC区域并非不可实现。

左图为一项近年的脑机接口技术应用实例。

56岁的瘫痪病人Bill Kochevar通过手术方法在脑内安插了芯片，并与电脑相连。电脑接收到来自脑部的数据后，会对脑电波进行解码，并带动躯体做出相应运动。如图为Bill利用脑机接口技术带动右手臂就餐。

右图为神经外科医生Phil Kennedy在自己脑部安插电极后的核磁共振图像。图片来自网络。

在美国FDA（美国食品药品监督管理局，U.S. Food and Drug Administration）对临床类药物以及诊疗方法的批准过程中，一般要经历临床前实验、I期临床、II期临床、III期临床至少六年的申请流程。与之相比，将在小鼠实验中的新发现应用于人体似乎还有很长的路要走。

然而，“兴奋剂”这种游离于监管之外的“避光”药物却要另当别论。

对大多数兴奋剂而言，其研制目标本就以追求药效最大化为主，并无任何安全保障可言。如众所周知的禁药利尿剂（通过促进排尿急速降低体重达到作弊效果，或可在兴奋剂检查时遮蔽尿中的违禁物质）常造成人体严重脱水甚至肾衰竭。因此，若将此类技术仓促开发并暗中用于人体实验，很可能不但对运动员的脑部活动造成多种复杂影响，还可能对运动员脑部造成永久损害。

那么，这种操作可以被检测到吗？

答案也许是否定的。

和传统兴奋剂不同，对人脑mPFC区的改造可以在运动员幼年期就开始。且一旦植入脑部的电极完成改造后通过手术被移除，其印记将无迹可寻。

除此之外，经过脑部mPFC区改造后的大脑活动已成为人体正常的生理指标，是否符合当下“兴奋剂”的定义尚有待争论。如此一来，兴奋剂的定义恐怕都要重新改写。

世界反兴奋剂机构早在1999年就已经成立。但即使在今天，兴奋剂的检验技术仍远落后于兴奋剂的研发进度，难怪会有“查得出就是兴奋剂，查不出就是高科技”的说法。

在体育竞赛的激烈角逐背后，阳光下的阴暗角落里，不少利欲熏心的研发机构，一直在集聚力量进行兴奋剂研发及反兴奋剂检测的“科技”比拼。这其中，甚至有多起兴奋剂事件是在相关国家政府部门的介入乃至主导下发生的。

可见，**反兴奋剂工作不能单纯的归纳为是为了追求成绩铤而走险的运动员与力争维护体育竞赛纯洁性的反兴奋剂机构之间的猫鼠游戏。**各国内部行业协会、政府机构之间的利益纠葛，各国之间在锦标主义思维胁迫下的明争暗斗，乃至战火纷飞生灵涂炭背后的大国博弈……往往在诸次兴奋剂事件中扮演着幕后操盘手的角色，而涉事运动员反而只是迷失于道德与名利的丛林，无法掌控自身命运的小小棋子。甚至欧美主导下的反兴奋剂机构本身，也被诟病为是大国博弈的工具。

或许有一天，经过转基因设计的“天才”、通过植入性电脑设备打造的“黑客”，及经过人为强化mPFC区域的“异能者”都会成为现实中的人物。

到了那时，人体原本的机能将如何判定？如何界定与检测运动员对身体的改造？面对现有挑战尚且无法泰然自若的人类，又将如何投身于对抗新型兴奋剂的战争？这些在竞技体育领域无以回避的课题将在很长一段时间内伴随于人类认识、升华、超越自我的过程中。

参考文献：

1 Zhou T, Zhu H, Fan Z et al. History of winning remodels thalamo-PFC circuit to reinforce social dominance. 2017.

2 Wang F, Zhu J, Zhu H, Zhang Q, Lin Z, Hu H. Bidirectional control of social hierarchy by synaptic efficacy in medial prefrontal cortex. Science 2011; 334:693.