得克萨斯州休斯顿市40岁的数学老师帕特里克·桑顿(Patrick Thornton)依靠自己的声音与高中生清晰地沟通。因此,当他开始感到自己正在从COVID中恢复过来时,他在丢失一个月后恢复嗓音后感到宽慰。桑顿八月中旬病了,有典型的中度症状:喉咙痛,头痛,呼吸困难。桑顿说:“到9月底,“我或多或少都认为自己的病情会好转和恢复。” “但是在9月25日,我小睡了一会儿,然后妈妈打电话给我。”两人讲话时,桑顿的母亲说,他的声音又回来了,真是太好了。但是出了点问题。
“我意识到有些话在我口中感觉不对,你知道吗?”他说。他们感到混乱,卡在里面。桑顿有生以来第一次突然严重口吃。他说:“我的声音恢复了,但它使我伤心了。”在讲完故事几分钟后,桑顿精疲力竭地叹了口气。他说,回到以断断续续的方式进行教学的想法“真是太恐怖了”。
十一月份,桑顿仍在精力充沛,胸痛和头痛方面挣扎。而且“有时候,我的心律[只会]决定我们被猛虎追赶,"他补充说。桑顿说,那时他的口吃只会恶化,他担心这反映出他的大脑有一些更阴险的状况,尽管医生坚持认为言语干扰仅仅是压力的产物。
越来越多的证据警告说,当从体内清除新型冠状病毒或SARS-CoV-2时,大流行的遗产不一定消失。在数百万因COVID-19呼吸系统并发症而幸免的人中,即使是轻度疾病,许多人仍生活在缠绵的症状中。病毒从体内消失后,神经系统症状会持续,从疲劳到脑雾再到气味消失。
在英国对153名COVID-19患者进行的早期调查以及在意大利对住院该病的人进行的更近期的预印本研究均发现,约有三分之一的人患有某种神经系统症状。其他估计趋势甚至更高。伦敦国王学院的神经精神病学家,英国研究的合著者托马斯·波拉克(Thomas Pollak)说:“ COVID的[神经学]表现形式非常广泛。 “有些是完全毁灭性的,例如中风或脑炎,有些则更加微妙。”越来越常见的症状包括疲劳和记忆力问题,有时还包括精神病或躁狂症的新病例。
COVID后的某些神经系统表现(如口吃)比其他人更奇怪。但是休斯顿的桑顿并不是唯一一个受苦的人。密歇根大学的神经科学家Soo-Eun Chang是少数研究口吃的研究人员之一。 Chang说:“虽然压力和焦虑不是口吃的原因,但确实加剧了口吃。” Thornton确实如此。但她说,这种疾病的根源在于大脑复杂的电路,这些电路协调了人类语音所需的数百万个神经元连接。
虽然大多数人在学习说话时会出现语言中断的现象,但在两岁左右时,脑外伤(例如受伤)后会出现神经源性口吃。张说,她在临床实践中的同事报告说,大流行期间口吃的病例有所增加,主要是那些现有口吃恶化或儿童口吃又复发的人。*
她说,感染病毒可能会导致破坏言语的环境。 Chang说:“语音是人类执行的更为复杂的运动行为之一。” “实际上,涉及的100条肌肉必须在毫秒级的时间内进行协调,因此这是一项重要的壮举。这取决于一个运作良好的大脑。” COVID的炎症反应可能会破坏这些回路的效率。她说:“对突触连接的免疫介导攻击可能导致脑功能改变。”
SARS-CoV-2可以进入人脑的想法主要受到尸检研究的支持,例如柏林Charité-UniversityMedicine的神经病理学家Frank Heppner及其同事的研究。研究人员在大脑的特定区域(可能靠近进入部位)发现了这种病毒的证据。一种可能是鼻道的衬里,即嗅粘膜,它与神经元细胞紧密接触,可以提供通向大脑的途径。赫普纳说:“我们从那个区域开始,然后物理绘制[穿过该区域的路径直至嗅球,再到脑干核。”研究人员在那些遥远的脑干区域发现了病毒蛋白的证据,但在大脑的其他区域却没有。 Heppner补充说:“这告诉我们,或者说它很可能是该病毒使用了沿着嗅神经的粘膜途径作为进入口。”
他们还看到了三叉神经中的病毒颗粒,三叉神经是进入大脑并传递头痛疼痛的感觉神经。赫普纳说,他的团队还发现了这种病毒可能通过血管进入大脑的暗示。但是,对那些患有严重疾病的人进行了尸检,在较轻的情况下,尚不确定该病毒是否会进入大脑。对于大多数人来说,COVID带来的症状很可能是免疫系统活动的结果。赫普纳说:“病毒可以从肺部清除,但会触发免疫系统并从事有害的活动。” “中枢神经系统也可能如此。这是一个合理的猜测。它可以很好地解释长期的COVID症状,例如慢性疲劳和注意力不集中。”
威廉·班克斯(William Banks)在华盛顿州退伍军人事务部普吉特海湾卫生保健系统和华盛顿大学医学院的系中研究血脑屏障(BBB),他说:“该病毒不必进入大脑即可堆积功能。我们知道会有很大的细胞因子风暴,”这意味着在严重的情况下免疫细胞会释放出炎症信号。但是,即使是轻度病例也会引起细胞因子释放。班克斯说,“细胞因子可以穿越血脑屏障并引起抑郁样症状”是公认的。研究人员将这些症状(包括对生活失去兴趣,对休息和睡眠的渴望增加以及认知障碍)称为“疾病行为”,通常伴随流感或感冒。如果在感染过去后继续释放细胞因子,这些症状可能会持续下去。
还有另一种可能性是,病毒本身不会穿过血脑屏障,而可能是从垂死的病毒中脱落的病毒蛋白可以穿过血脑屏障。班克斯和他的同事在最近的《自然神经科学》上发表了很多文章。他们给小鼠注射了S1,S1构成SARS-CoV-2的“尖峰”蛋白的一半,并发现它很容易穿过BBB。与弗吉尼亚州普格特海湾银行和华盛顿大学医学院的班克斯合作的米歇尔·埃里克森说,这项工作“至少在小鼠中增加了病毒进入大脑的确定途径,重要的是,在没有炎症”,这时血脑屏障可能会漏出。她补充说:“我们看到峰值可以进入完整的血脑屏障。” “通常浸润几乎完全是由于血脑屏障破坏。但是在这里它只是被轻微破坏了,这令我们感到惊讶。”
结果提示,不仅S1蛋白而且病毒本身也可能穿过BBB。病毒蛋白可能通过与神经元和其他关键脑细胞上的蛋白结合而引起损害。 “我们知道这些结合蛋白具有极强的神经毒性。他们会诱发压力。”班克斯说。而且,任何病毒物质的存在都可能“破坏免疫系统”。
还有另一种可能性:该病毒可能导致免疫系统产生破坏性的自身抗体。这些蛋白质不仅与病毒结合,而且与体内其他蛋白质结合,直接破坏其功能或引发对细胞的免疫攻击。神经精神病医生Pollak说:“ COVID对免疫系统造成了严重破坏。” “各种炎性介质的数量激增。”他说,一些早期证据表明抗SARS-CoV-2抗体可能对大脑和身体的组织产生反应,并且可能在神经元发生。
自身抗体是最近描述的称为抗NMDA受体脑炎的神经系统疾病的罪魁祸首,该疾病可引起疲劳,脑雾甚至精神病和昏迷。免疫系统蛋白与对神经元信号传导至关重要的NMDA受体结合。 “与神经元蛋白的结合往往会破坏突触功能,就像抗NMDA受体抗体一样,” Pollak说。 “这导致信号功能障碍,信息处理变得异常困难。”
自身抗体假说仍然值得进一步研究。班克斯说:“这可能是最投机的,也是我们最不了解的。”疲劳,脑雾和其他症状可能是由多种不同的免疫介导机制引起的。但是研究人员同意,大脑信号从神经元传递到神经元的突触可能会受到干扰。 Pollak说:“距离确切地了解这些模糊反应如何产生还有很长的路要走。” “但是一般的原则是,如果您在系统或大脑中造成扰动,则会影响其计算能力。”
斯坦福大学Tony Wyss-Coray实验室的安德鲁·杨(Andrew Yang)最近进行的预印工作也暗示,在COVID-19之后,大脑发生了广泛的变化,可能导致神经系统症状。杨和他的同事发现,死于该病的患者大脑细胞中的基因开关模式发生了改变。在神经元和其他脑细胞(胶质细胞和称为小胶质细胞的免疫细胞)中观察到了这些差异。遗传激活模式与在死于流感或非病毒性原因的人中观察到的不同。
Yang的团队检查了皮质区域,发现神经元在特定区域(称为皮质层2/3)中发生了显着的基因表达变化。这些神经元最近被认为在人类思考所需的复杂过程中起着举足轻重的作用,因此破坏其活动可能会导致精神模糊。
研究人员在皮层中看到的遗传变化模式反映出精神疾病(如精神分裂症和抑郁症)中的遗传途径。此外,杨还发现小胶质细胞中的基因表达发生了变化,从而清除了废物并吞噬了死细胞,这一过程称为吞噬作用。小胶质细胞可以消耗或吞噬神经元体和突触,如果细胞快要死亡甚至在压力下,它们就会重塑神经回路。神经元通常不会再生,因此认知功能可能会受损。
折磨患者的不仅是神经系统症状。更常见的精神疾病也影响着COVID患者。在《柳叶刀》精神病学杂志上发表的一项研究表明,患有这种疾病会导致更大的焦虑,抑郁和睡眠障碍风险。牛津大学的保罗·哈里森和他的同事们筛选了近7000万美国人的电子健康记录,发现了超过62,000名被诊断出患有COVID-19的人。哈里森说,在诊断后的三个月中,“与其他健康状况相比,我们发现COVID与普通精神病诊断的发病率大约是两倍”。
为什么COVID增加患精神疾病的风险尚不清楚。但是哈里森说,病毒本身可能不是直接原因。他指出了可能致命的疾病可能导致您无法从医院返回家人的心理后果。他说:“与诊断相关的各种各样的急性压力。” “我认为这些因素将成为我们观察到的关联的最重要解释。”哈里森还补充说,由病毒引起的免疫反应也可能对大脑产生影响,可能引发精神症状。他正在进行一项研究,以研究COVID-19的长期心理健康影响,包括脑雾和疲劳等症状。
毫无疑问,COVID的遗产将继续存在。 尽管桑顿到12月仍在挣扎中,但他的口吃和精力充沛,但他又恢复了教学。 他说:“孩子们对此真的很好。” “这是一条坎rock的路,但是尽头有光明。” 班克斯说,这种持久的影响不仅可能给少数人带来麻烦的症状,而且还意味着公共心理健康危机。 他补充说:“最终可能会发现,这种死亡率可能令人震惊,虽然可能有千分之一的美国人死亡,但最终可能会影响到十分之一的人口。” “而且可能起源于神经免疫。” 在这里阅读更多有关《科学美国人》中冠状病毒爆发的信息。 并在此处阅读我们国际杂志网络的报道。 *编者注(1/22/21):此句子在张贴后经过编辑,以更正张秀恩关于口吃增加的评论的描述。