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新研究表明,“感觉良好”的大脑信使可以被随意控制

神经科学家表示,老鼠可以学会操纵随机的多巴胺冲动来获得奖励

从一边品尝美酒一边听到冰淇淋车接近快感峰值的兴奋感,被称为多巴胺的神经信使被普遍描述为大脑中与奖励和快乐有关的“感觉良好”化学物质。

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插图:Julia Kuhl

多巴胺是一种普遍存在的神经递质,在大脑细胞之间传递信号,在其众多功能中,它涉及认知过程的多个方面。从外部线索或“决定性”信号的角度对化学信使进行了广泛的研究。相反,加州大学圣地亚哥分校的研究人员最近开始研究与多巴胺自发冲动有关的较少为人所知的方面。他们的研究结果,发表在7月23日的杂志上当代生物学研究表明,老鼠可以随心所欲地操纵这些随机的多巴胺脉冲。

加州大学圣地亚哥分校的研究生康拉德·福(Conrad Foo)领导的研究发现,小鼠的新皮层中充满了不可预测的多巴胺冲动,这种冲动大约每分钟发生一次。

工作与同事在加州大学圣地亚哥分校(物理系和部分的神经生物学)和伊坎在纽约西奈山医学院,Foo调查老鼠是否实际上是意识到这些impulses-documented在实验室中通过分子和光学成像技术是实际发生的。研究人员设计了一个反馈方案,在跑步机上的老鼠如果显示出他们能够控制即兴的多巴胺信号,就会得到奖励。数据显示,老鼠不仅意识到这些多巴胺脉冲,而且结果证实,它们学会了预测并对其中的一部分采取行动。

研究人员在论文中指出:“重要的是,老鼠学会了在接受奖励之前可靠地诱发(多巴胺)冲动。”当奖励被移除时,这些效果就会逆转。我们认为,在行为规划中,自发的多巴胺冲动可能是一个显著的认知事件。”

研究人员表示,这项研究为多巴胺和大脑动力学的研究打开了一个新的维度。他们现在打算扩展这项研究,以探索不可预测的多巴胺事件是否以及如何驱动觅食,觅食是寻找食物、寻找配偶的一个基本方面,也是殖民新家园的一种社会行为。

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加州大学的研究生Conrad Foo和他的同事们发现,在老鼠的大脑皮层中,多巴胺的自发脉冲大约以每秒0.01的速度发生。使用基于奖励的强化学习范式,老鼠学会了有意识地调节它们的自发冲动。插图:Julia Kuhl。

研究人员指出:“我们进一步推测,动物的自发多巴胺冲动可能会在缺乏已知的奖赏预测刺激的情况下刺激它去搜索和觅食。”

在努力控制多巴胺的过程中,研究人员澄清了多巴胺似乎是促进而不是启动运动行为。

该研究的资深合著者、物理系(物理科学部)和神经生物学部(生物科学部)的教授大卫·克莱因菲尔德说:“这是一个偶然的发现,是一个有才华、好奇的研究生在一群出色的同事的智力支持下发现的。”“出乎意料的是,我们花了很长时间扩展原始研究,当然还进行了对照实验来验证这一说法。这些导致了目前的结论。”

论文的完整作者名单包括:Conrad Foo, Adrian Lozada, Johnatan Aljadeff, Yulong Li, Jing w Wang, Paul A. Slesinger和David Kleinfeld。

美国国立卫生研究院的BRAIN Initiative(授予DA050159, DC009597, MH111499, NS107466和NS097265)支持了这项研究。


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