极端气候如何影响大脑？神经科学助力应对气候变化

导语

11月30日到12月12日，《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会（COP28）在阿联酋迪拜召开。COP28上的参会者做出最新承诺，约100个国家承诺到2030年将全球可再生能源使用量增加到目前的三倍。COP28大会上有一个意外惊喜，大会首日，与会各国代表就通过了关于“损失与损害”基金安排的决议，该基金将使发达国家进一步向发展中国家提供应对气候变化的资金。

气候变化已成为当前全社会必须共同合力面对的挑战，神经科学在这其中也可以发挥作用。近日 Nature Climate Change 的综述论文指出，神经科学可以从以下四方面帮助应对气候变化，分别是：(1) 研究气候变化对人类大脑的负面影响；(2) 确定适应气候变化的方法；(3) 了解具有环保和危害结果决策的神经基础；(4) 创造基于神经科学的洞察力，以促进气候行动的沟通和干预策略。

研究领域：气候变化，环境神经科学，环境心理学

郭瑞东 | 作者

论文题目： Leveraging neuroscience for climate change research | Nature Climate Change 论文地址： https://www.nature.com/articles/s41558-023-01857-4

气候变化将不可避免地影响我们的大脑，极端气候、酷暑、空气质量差，以及由于气候变化而产生的焦虑与压力都将降低我们的决策和思考能力；而我们接触自然的方式，例如面对极端气候时是否有保护措施，能否接触自然等都将影响我们适应气候变化的方式。反过来，人脑能够做出有利于环境的决策，也可以通过交流影响更多人关于环境问题的看法。

1. 环境心理学关注的议题

环境心理学与环境神经科学同时兴起，最初关注环境（包括人造环境和自然环境）如何影响人类行为、生产力和幸福感。在20世纪70年代，研究转向了解人类对生物物理环境的心理因素（例如空气和噪音污染），以及这些变化对人类健康和幸福感的负面影响。如今，许多环境心理学家致力于寻找改变人类行为以解决环境问题，同时保持人类幸福感和生活质量的方法，这种方法通常被称为可持续性心理学。

通过结合和整合两个方面：（1）关注环境对人类思维的影响；（2）关注人类行为对环境的影响。该领域已经揭示了不同环境暴露与促进环保认知和行为之间有希望的双向和强化关系。

图1：神经科学应对气候变化的两条路径

美国心理学会气候变化工作组最近发布了一项行动计划，概述了心理学家在气候危机研究、实践和倡导方面的多种角色。他们讨论了心理学家可以集中精力解决的两个主要挑战。

第一个挑战与气候变化适应有关：心理学家（包括心理科学家和临床从业者）可以帮助个人、家庭和国家了解气候变化将如何影响日常生活，以及如何克服或适应这些影响。这包括进行研究以了解气候变化的心理反应（例如焦虑和抑郁）、心理健康状况的驱动因素（例如冲突和创伤），以及制定以气候和环境为重点的干预和治疗方法（例如生态疗法和恢复力训练）。

第二个挑战与气候变化缓解有关：心理学家可以帮助推进限制、预防和抵消温室气体排放的努力，例如通过为减少能源消耗和增加公众接受度而设计和评估新技术。心理学家可以为改变人们的生活和环境做出贡献，以减少能源消耗和排放，同时确保这些变化与人类认知、情感、文化和社会功能相兼容。这包括了解可持续决策、行为和实践的心理因素，这些因素与减排一致，同时使这些变化与人类福祉相兼容。

由于在气候和可持续发展领域存在多个心理障碍，可能会阻碍决策和行为改变（例如时间贴现、不确定性、习得性无助和冲突动机），因此了解如何克服这些障碍是这一领域心理学研究的优先事项。美国心理学会的行动计划旨在激励心理学家关注气候变化的影响。神经科学领域也应该同样致力于扩大其关注范围，以应对这些紧迫的社会挑战，通过将其独特的方法和技术应用于环境心理学和可持续性心理学的研究。

2. 极端气候如何影响大脑

气候变化带来的一个主要负面影响是极端天气事件（特别是热浪）对大脑的影响。高温增加人类和非人类死亡率，降低认知表现和学习能力，降低自我控制能力，并与犯罪率的增加和内乱有关。每个标准偏差的温度或极端降雨的增加都会使人际暴力的频率增加4％，群体冲突的频率增加14％。虽然这些结果取决于研究的人口基数，但它们提供了有力的证据，强调了天气相关现象的负面影响。

此外，增加的热量还可能恶化睡眠条件，进一步损害认知和行为。医学和生物医学研究已经集中在了解极端热暴露对大脑的多种影响方式，例如通过增加血脑屏障的通透性，允许有害毒素和病原体侵入大脑，或通过抑制细胞和组织解毒氧气代谢产物的能力。然而，相对较少的研究关注了这些影响对神经认知的启示。

考虑到极端天气和热相关的各种功能障碍（例如认知表现下降、睡眠恶化等），神经科学研究可以通过许多途径为理解更热的环境如何影响大脑和行为做出实质性贡献。重要的是，这些负面结果中的一些可能是可逆的，或者至少可以缓解。对这些现象的神经基础的更好理解可能被心理学家和医疗保健专业人员利用，以制定有针对性的干预措施。

气候变化的另一个负面影响与其与空气质量的复杂关系有关。虽然空气污染（例如交通相关和工厂排放）直接导致气候变化，但这种大气变暖也可以增加地面臭氧（烟雾的关键成分）、细颗粒物空气污染物和过敏原的暴露。此外，随着气候变化恶化，野火和灌木火灾的频率和严重程度也会增加，这与危险的烟雾事件有关。这些事件大大降低了空气质量，每年与数千人死亡有关，其中大部分距离源头数百公里。

暴露于空气污染对大脑健康和认知功能有深远的负面影响。例如，产前暴露于空气污染物与城市青年左半球脑体积减少有关，这也与处理速度减慢和注意力缺陷多动障碍症状有关。细颗粒物暴露的增加与认知表现下降和认知衰退的不同形式有关，包括痴呆症和阿尔茨海默病。一项非常有力的研究（N>140万）发现，空气污染物暴露的标准偏差增加会导致脑梗死风险增加16-2％。这种脑梗死通常是无症状的，但可以是前兆或早期预警信号。

3. 神经科学怎样帮助社会适应气候变化

神经科学可量化热量对大脑和身体的影响，涉及各种神经和心理机制（例如，结构脑扫描，静息状态分析，认知测试，睡眠分析，医学检查）。同样，在野火烟雾季节，提供空气质量传感器、净化器和口罩，并与对照组进行脑部扫描和医学报告的比较，可以量化野火烟雾对大脑和身体的具体影响。研究人员还可以利用模拟气候变化后果的人工和模拟环境，来研究大脑和认知功能如何受到影响。这些方法将为政府、决策者和公众提供证据，说明热量、烟雾暴露和气候变化未来负面影响的危险，并突出和量化针对气候变化适应的干预措施的重要性。

同时，研究人员需要牢记特定适应策略的成本和意外的环境副作用。例如，空调技术需要大量能源，最终会加剧气候变化。实施基于技术的气候适应策略应与教育计划相结合，教授节能习惯，并采用技术适应措施，如插座定时器或运动探测器，以减少适应方法的能源消耗。研究人员还应注意特定适应策略可能产生的潜在意外的神经和心理副作用。例如，与在城市环境中散步相比，在绿色森林环境中散步60分钟减少了与应激相关的活动在扁桃体中的活动。神经科学的这些发现，正在为量化扩大城市森林和创造城市绿色空间的好处的证据基础做出贡献。最终，这些证据应该为政策制定者、城市规划和开发商提供信息。

关于解除自然益处的研究还激发了研究人员研究，当直接接触自然不可能时（例如，由于气候变化的不利影响，如热浪），技术进步如自然的沉浸式虚拟模拟是否可以传达一些相同的恢复性益处。确实发现，虚拟现实中自然暴露可以带来类似的好处，包括减少无聊和疼痛，增加积极情绪，改善认知表现和福祉。未来的研究可能将实际和虚拟自然暴露与神经成像方法相结合，以更好地了解自然恢复性影响的过程。一旦确定这些机制，就可以确定和优化在不可能接触自然时可以使用的虚拟暴露技术。

神经科学家可以通过更好地了解适应技术的影响或接触自然的恢复性影响，为识别使人类（和非人类）大脑更能抵御气候变化负面影响的方法做出贡献。此外，神经科学家还可以研究气候变化相关的其他负面影响，如洪水、干旱、生物多样性丧失和迁移对全球不同背景下的人口的负面影响，并帮助确定保护这些影响的方法。在这个背景下，沉浸式虚拟现实也可以被用来增加对气候变化的认识，并激励气候行动。传统的基于课堂的教育措施也显示出了促进环保态度和行为的积极效果。将这些方法与更真实的刺激和关于气候变化对大脑和健康的负面影响的相关发现相结合，可能有助于改进现有的关于气候变化的教育干预措施。

4. 神经层面的哪些因素

驱动我们对气候变化的反应？

神经科学家在神经经济学或社会和情感神经科学等子领域中，对理解人类复杂决策的神经基础产生了兴趣。这项研究极大地增加了对不同认知和情感大脑区域的理解，这些区域对人类判断和决策至关重要，其中许多与气候变化有关。

环境领域专门探讨这些问题的研究相对较少。一些研究已经开始探讨特定神经回路的活动如何与影响环境的判断和行为相关。例如，研究已经尝试确定与对气候变化高度关注以及高度环保行为相关的特定神经激活模式。类似地，研究已经调查了个性特质如何与气候变化信息处理的神经差异相关，绿色消费品的奖励价值是如何编码的，以及大脑形态差异和与认知处理和自我控制相关的大脑活动区域的差异。

5. 神经科学如何指导气候行为改变和沟通策略？

在干预措施的开发阶段，选择和设计的指导通常依赖于焦点小组或调查参与者的自我报告行为改变意图。这可能存在两个主要问题。首先，自我报告的对说服性沟通策略的反应可能仅部分反映了这些刺激的影响，自我报告的行为改变意图并不总是实际未来行为的良好指标（意图-行为差距）。这可能是由于无意识的认知或情感过程无法进入意识，需求特征，社会可接受性或其他在编码过程中活跃的过程未被总结评级所捕获。通过补充这些方法，使用脑记录可以获得更深入的编码过程理解，这可能有助于揭示仅依赖自我报告而忽略的行为改变驱动因素和障碍。其次，明确的个人自我报告并不总是准确地反映群体行为。神经成像研究表明，特定区域的神经激活在预测健康沟通活动的人口效应方面优于自我报告。这一发现表明，神经科学方法，特别是作为隐性测量方法，具有巨大的潜力，以帮助设计和评估激励气候行动和可持续行为的有效策略。

决策神经基础的研究已经确定了基于收益与损失的考虑以及不同类型价值的整合的神经预测因子（例如经济与社会）。这种方法已被用于预测巧克力、音乐或电影等产品的需求，并可用于研究个人层面和在总体和人口层面上的可持续产品购买决策。例如，对生态标签灯泡的奖励预期网络中的个体神经反应预测了个体参与者对这些灯泡的选择增加，以及全国调查中生态标签灯泡需求的增加。重要的是，这项工作表明，神经科学的见解可以预测选择，而不仅仅是简单的行为或心理测量。

此外，脑刺激技术允许研究人员通过实验操纵潜在的神经认知过程来因果地测试可持续决策的心理学模型。一项最近的研究使用经颅脑刺激来测试无法考虑未来世代的观点会导致可持续行为缺乏的假设。与这一假设一致的是，在涉及心理化的跨代经济困境任务中，增加激活一个区域会增加可持续决策，而在涉及自我调节过程的区域中抑制激活不会影响可持续选择。

6. 总结

人类活动引起的气候变化对社会生活条件构成了巨大威胁。神经科学可以显著地帮助应对气候变化，并提供一个框架和路线图来组织和优先考虑神经科学研究在这个领域的贡献。未来需要进行有目的和有影响力的研究，国际合作和跨学科整合，以在应对气候变化方面取得显著进展。解决这些存在性挑战的关键在于跨越从神经元到社会行动的分析层次。

研究人员应考虑如何最大限度地发挥科学贡献在气候变化神经科学中的影响。大多数关于气候变化的研究问题不需要使用神经科学工具包来解决。调查、实验室方法和现场实验本身在很大程度上促进了对不同类型环境行为的理解。根据手头的研究问题，将这些方法与神经科学措施相结合可能是进一步理解的可行途径。考虑到这些因素，神经科学界应专注于有目的和有影响力的研究。利用互补的方法、不同的观点和跨学科合作将帮助实现这一目标。神经科学可能受益于采用大团队科学方法，例如在多站点合作中测试针对同一因变量的多个干预措施（例如大规模研究、许多实验室方法或ENIGMA风格项目）。

最后，研究人员和编辑在传播神经科学研究结果时需要谨慎，并意识到他们可以或无法做出哪些主张。这在神经科学领域尤为重要，因为仅仅在科学论述中包含大脑图像已被证明会增加研究对非专业人士的说服力和吸引力。研究人员应避免过度推销和夸大结果，并澄清结果是否具有因果关系。

原标题：《极端气候如何影响大脑？神经科学助力应对气候变化》

阅读原文