2017 年 3 月 9 日
小鼠通过地图以多巴胺分子的化学结构形状找到自己的方式，呼应多巴胺指导行为选择的研究发现。 信用：索尔克研究所
假设您要在自助餐厅享用水果杯，但是在最后一秒钟，您换档并拿起了纸杯蛋糕。 从情感上讲，您的决定是内of和令人垂涎的复杂预期。 但是从物理上讲这是一个简单的转变：您的手向右移动，而不是向左移动。 这种瞬间变化会引起神经科学家的关注，因为它们在涉及选择动作问题的疾病中扮演重要角色，例如帕金森氏症和吸毒成瘾。
在3月9，2017期刊的在线出版物上 神经元索尔克研究所的科学家们报告说，大脑化学物质的浓度叫做 多巴胺 精确地控制有关动作的决策，以便在决策前测量水平可以使研究人员准确地预测结果。 此外，科学家发现改变多巴胺水平足以改变即将到来的选择。 这项工作可能会在人们无法选择发起运动（如帕金森氏病）的情况下以及无法停止重复性行为（例如强迫症或强迫症）的情况下开辟治疗疾病的新途径。 吸毒.
Salk分子神经生物学实验室助理教授，该论文的高级作者辛金说：“由于我们一次不能做一件事情，大脑就在不断地决定下一步该做什么。” “在大多数情况下，与直接与特定肌肉交谈相比，我们的大脑更能控制这些决定，而这正是我实验室最想更好地理解的。”
当我们决定执行诸如绑鞋带之类的自愿动作时，大脑的外部（皮质）会向深层结构（纹状体）发送信号，该结构会吸收多巴胺来协调事件的顺序：弯腰，抓紧鞋带，打结。 帕金森氏症等神经退行性疾病会损害释放多巴胺的神经元，从而削弱人执行一系列命令的能力。 例如，如果您要求帕金森氏症患者绘制V形，他们可能会画出正好下降的线或正好上升的线。 但是他们很难从一个方向切换到另一个方向，并且在过渡上花费更多的时间。 在研究人员针对此类疾病开发针对性疗法之前，他们需要准确了解正常大脑在基本神经系统水平上多巴胺的功能。
Jin的团队设计了一项研究，老鼠在选择两个杠杆之一之间进行选择，以获得含糖的治疗。 手柄位于定制腔室的右侧和左侧，而食物分配器位于中间。 每次试验开始时，操纵杆从试验箱中缩回，两秒钟或八秒钟后重新出现。 老鼠很快了解到，如果在较短的时间后再次出现杠杆，则按左杠杆即可产生治疗效果。 当它们在较长的时间后重新出现时，按右手柄产生了一种享受。 因此，对于小鼠来说，两侧代表简化的二选情况-它们最初移到了腔室的左侧，但是如果杠杆在一定时间内没有重新出现，则小鼠将移至右侧。根据内部决定。
“这种特殊的设计使我们可以提出一个关于从一种选择到另一种选择的心理和身体转换过程中大脑中发生什么的独特问题，” Salk研究助理，论文的第一作者，郝力说。
在小鼠进行试验时，研究人员使用了一种称为快速扫描循环伏安法的技术，该技术通过比人发细得多的嵌入式电极来测量动物大脑中的多巴胺浓度。 该技术可以进行非常精细的时间尺度测量（在本研究中，每秒进行10次采样），因此可以指示大脑化学的快速变化。 伏安法结果表明，脑中多巴胺水平的波动与动物的决定密切相关。 科学家实际上仅凭多巴胺浓度就能准确地预测动物即将到来的杠杆选择。
有趣的是，随着试验的进行，通过按下任一控制杆（因此去掉了选择的元素）进行治疗的其他小鼠的多巴胺增加了，但是相反，它们的水平始终保持在基线以上（不会在基线以下波动），表明涉及选择时多巴胺的演变角色。
该论文的共同第一作者，Salk研究合作者克里斯托弗·霍华德（Christopher Howard）补充说：“我们对这些发现感到非常兴奋，因为它们表明多巴胺也可以参与正在进行的决策，而不仅仅是其在学习中的知名作用。”
为了验证多巴胺水平是导致选择变化的原因，而不仅仅是与之相关，该团队使用了基因工程和分子工具（包括通过光遗传学技术激活或抑制神经元的光）来真正地操纵动物的脑中多巴胺水平。时间。 他们发现，通过增加或降低多巴胺水平，他们能够双向将小鼠从一种选择的杠杆转换为另一种选择。
金说，这些结果表明，动态变化的多巴胺水平与正在进行的行动选择有关。 “我们认为，如果我们能够恢复适当的多巴胺动力学（针对帕金森氏病，强迫症和吸毒成瘾），人们可能会更好地控制自己的行为。 这是了解如何实现这一目标的重要一步。”
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