(L)多巴胺保持大脑的动力,追求远期目标(2013)

多巴胺保持大脑的动力,追求远期目标

作者:Lisa Franchi,8月07,2013

密歇根理工学院的研究人员发现,神经递质多巴胺在帮助大脑专注于其长期目标方面发挥着重要作用。 他们的研究结果也可能有助于解释为什么患有多巴胺信号受损的帕金森病患者常常难以维持完成长期任务所需的动力。

过去的研究已将多巴胺与奖励联系起来,这表明当动物获得意外奖励时,多巴胺神经元会显示出爆发性活动。 这些发现对于强化学习很重要 - 动物学习过程中学会执行任务或行动以获得奖励。 然而,在大多数研究中,奖励几乎立即得到。 但这不是现实生活中发生的事情,尤其是人类。 在大多数情况下,人们必须努力工作并等待一段时间才能获得奖励(例如,员工在收到工资之前必须耐心等待几周)。

关于长期目标的大脑

由Ann Graybiel教授领导的麻省理工学院团队决定在奖励或满足被推迟时研究多巴胺系统的变化。 在他们的研究中,研究人员训练实验室老鼠在迷宫中导航以获得奖励。 在每次试验期间,受试者将听到一种语气,指示他们向左或向右导航以找到巧克力牛奶奖励。

Graybiel和她的同事想要测量纹状体中多巴胺的释放量 - 这是大脑中强化学习的一部分。 为此,他们与华盛顿大学的保罗菲利普斯合作,开发了一种称为快速扫描循环伏安法(FSCV)的技术。 该设备使用微小的植入碳纤维电极,根据其电化学指纹连续测量多巴胺浓度。

该研究的合著者,以前是Graybiel的学生,现在是西北大学神经生物学系的博士后的Mark Howe说,他们使用FSCV方法能够测量多达四个不同部位释放的多巴胺的量。当动物穿越迷宫时,它们同时在大脑中运动。 “每个探针都可以测量脑组织中微量细胞外多巴胺的浓度,并可能反映出数千个神经末梢的活动。” 他说。

研究人员希望在试验中不同时间看到多巴胺脉冲,但他们惊讶地发现随着老鼠越来越接近目标,它会稳定增加。 尽管它们的行为有所不同,但多巴胺信号保持不变。 更重要的是,它并不取决于获得奖励的可能性,而之前的研究表明这一点。

“相反,多巴胺信号似乎反映了老鼠离目标的距离有多远,” Graybiel教授解释说。 “距离越近,信号越强。”

他们还发现信号的大小与预期奖励的大小有关。 当训练大鼠预期更多的巧克力牛奶时,他们的多巴胺信号更加陡峭地升高到更高的最终浓度。

同样适用于人类

“如果我们的大脑没有发生类似的事情,我会感到震惊。” 格雷比尔说。 以帕金森氏症为例,大脑中的多巴胺信号传导受到损害,患者难以维持完成长期任务的动力。 首席研究员建议这可能是因为这些人无法产生这种缓慢上升的多巴胺信号。

他们的工作发表在期刊上 的性质。

本文来源:

纹状体中延长的多巴胺信号传导发出远距离奖赏的接近度和价值

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