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多巴胺的阴阳人格:它是激动剂,也是镇定剂!

 秋水共蓝天 2018-12-12

(Christine Liu作图)


几十年来,心理学家一直把神经递质多巴胺看做一把双刃剑:大脑释放多巴胺作为一种奖励,训练我们寻找愉快的经历,但它也是一种“毒品”,不断的追求会导致上瘾。


加州大学伯克利分校的一项新研究指出,这只是多巴胺的一面,实际上,不愉快的经历也会刺激多巴胺释放,比如触碰热茶壶,多巴胺的另一面是训练大脑学会避开痛苦。


多巴胺的阴阳性质可能对治疗成瘾和其他精神疾病有影响。例如,精神分裂症患者大脑不同区域的多巴胺水平异常,可能是因为大脑中奖赏和回避电路不平衡。成瘾也可能是快乐和疼痛反应的不平衡。


“成瘾问题在于,人们为了寻求下一个奖励,冒险饮下额外的药物,”这篇《Neuron》文章通讯作者Stephan Lammel说。“我们目前还不知道成瘾者高危行为(例如不顾死亡和疾病风险共用药物器具)背后的神经生物学基础,了解毒品如何改变‘厌恶’相关神经电路,对寻求药物行为的负面后果可能具有重要意义。”


尽管许多神经科学家长期怀疑多巴胺在厌恶信号传导中起着某种潜在作用,但直到最近它的双重性格仍被隐藏着,因为释放多巴胺并响应奖励的神经元与响应厌恶刺激而释放多巴胺的神经元分属不同神经支电路。


文章一作Johannes de Jong使用植入光纤套管,记录仅隔几毫米的两个脑区,同时监测两个多巴胺电路,这种新科技被命名为光纤光度测定法(fiber photometry)。


“我们首次精确地描绘了大脑学习奖赏和厌恶结果发生的神经电路,”Lammel说。“欲望和厌恶两种截然相反的行为拥有分离的神经关联,这件事可以解释为什么我们在寻求得到更多报酬的同时就会最小化风险和威胁。这种均衡的趋避学习行为无疑有助于人类在不断变化的环境中竞争胜出。”


多巴胺新角色的发现,让人们意识到神经递质可能在大脑不同区域具有完全不相一致的作用,例如早期相互矛盾的一些实验:部分实验表明多巴胺增强了厌恶刺激反应,另一些则没有。

“我们已经不再把多巴胺神经元看成影响奖赏和愉悦的同质细胞群了,”Lammel说。


我们关于多巴胺的已知信息大多是在啮齿动物和猴子身上研究出来的,研究人员只记录奖赏-回报相关脑区的细胞。Lammel说,取样很可能有偏差,导致遗漏了对厌恶刺激有反应的多巴胺神经元。


多巴胺改变神经电路以训练大脑,不管是好是坏,它帮助我们追求快乐以及避免不愉快。


在神经学领域,有一个经典的“奖赏预测误差假说”:当一个行为获得了比我们预期得更多的奖赏时,多巴胺神经元被激活;当我们奖赏与预期齐平时,这些神经元保持基线活动;但是当我们比预期收获较少奖赏时,它们的活动就会受到压抑。


“基于奖赏预测误差假说,我们确立理论往往强调多巴胺参与奖赏、快乐、上瘾和奖赏相关学习,而较少考虑多巴胺参与的厌恶过程,”Lammel说。


为了解剖不同多巴胺亚电路,研究人员开发了光纤光度测定技术。


细而柔韧的光纤穿入大脑,记录神经元及其轴突发出的释放多巴胺的荧光信号。这些荧光标记物是利用病毒选择性地插入部分靶细胞。


在之前的猴子实验中,虽然记录了多巴胺生产细胞,但我们无从知晓细胞的轴突到达了哪些脑区。在本研究中,de Jong同时记录了伏隔核外侧和中间区域的多巴胺轴突,因此,他捕获了来自中脑腹侧被盖区(多巴胺区)的轴突进入这些区域的首个证据。


令他们惊讶的是,内侧区域的轴突对厌恶刺激(足底轻微电击)作出反应释放了多巴胺,而外侧区域的轴突仅在正面刺激之后才释放多巴胺。


“我们有两种不同类型的多巴胺细胞,一种介导喜爱,另一种介导厌恶,它们在解剖学上是分开的,”Lammel说。


他们希望这些发现能在猴子和人类身上得到证实,并有助于理解和治疗成瘾相关神经障碍。

原文检索:

A Neural Circuit Mechanism for Encoding Aversive Stimuli in the Mesolimbic Dopamine System,Neuron

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