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【论文故事】想变耐心哪家强,5-羟色胺神经元帮你忙

钓鱼,排队,堵车,等上菜……生活中需要“耐心”的时刻还真不少。耐心是什么,怎样让自己变得更耐心?近日,来自里斯本尚帕利默未知技术研究中心(Champalimaud Centre for the Unknown)的扎卡里·麦内恩(Zachary F. Mainen)和同事研究了小鼠等待行为中调控“耐心”情况的生物学机制,并将结果发表在了《当代生物学》(Current Biology)上。

5-羟色胺神经元激活,让小鼠等得更久

“我们发现,在小鼠等待迟来的奖赏时,激活5-羟色胺神经元能够导致小鼠自愿等待的时间延长。”麦内恩在接受果壳网科学人采访时表示,“这种现象并不是由于它体内的5-羟色胺使它满足造成的。”5-羟色胺(5-HT,serotonin)又被称为血清素,在人们的众多神经通路中都发挥着重要的作用。

在第一项实验中,小鼠能够通过触碰奖励点并进行等待来获得奖励。如果这一等待持续到一段铃声响起,小鼠就能有水喝作为“奖励”。在这样的实验中,原地等候到铃声响起的行为被定义为“耐心”,中途退出的急性子则被定义为“不耐心”。

实验流程示意图。黄色:铃声提示音;蓝色:奖励。图片来源:研究论文

研究人员通过手术为小鼠的神经系统增添了一个光敏元件,在特定的光照刺激下,小鼠脑中相应的神经元会被激活并分泌5-HT。研究人员发现,随着体内5-HT含量的升高,小鼠自愿选择进行等待的时间显著增长。

小鼠的耐心,和5-羟色胺奖赏感无关

为什么5-HT含量上升会让小鼠表现得更为“耐心”?研究人员一开始假设:让小鼠愿意等候的并不是研究人员设定的奖励,而是5-HT分泌时带来的快感。为了验证这一假说,研究人员将小鼠分别放置在两个不同的“房子”里,在其中的一个房子中,小鼠会受到光刺激而引起5-HT的分泌,而在另外一个房子中则不会。在小鼠经过一段时间的训练后,研究人员对小鼠的选择偏好进行了测试。实验结果显示,参与实验的小鼠并非人们假设中的“瘾君子”——尽管5-HT的分泌存在明显差异,但它们对于房间的停留选择没有因此产生偏好性。也就是说,5-HT并没有代替奖励的功能。

在此基础上,研究人员又测试了5-HT的存在是否能够经由强化作用让小鼠建立特定的行为模式。在这个实验中,可能获得奖励的地点变为两个,小鼠需要从中进行选择。较高几率获得奖励的地方小鼠会受到光刺激,激活5-HT神经元,而较低几率获得奖励的地方则不会。

选择实验排除了5-HT神经元激活是通过让小鼠建立特定行为模式的机制使小鼠倾向于等待。图片来源:研究论文

然而,实验结果仍然是阴性的——5-HT并非一个很好的正强化因素,它没办法使小鼠更好地选择更可能有奖励的那边。研究人员也对小鼠的反应速度和行动速度进行了全程记录,结果并未发现5-HT神经元的激活造成了小鼠反应减慢。不过,麦内恩告诉科学人:“我们发现5-HT神经元的激活延长了小鼠从听到信号到去其他位点获取奖励的时间。然而5-HT的释放并没有影响小鼠对信号的反应时间,也并没有影响它们饮用奖励的时间。”

人类呢?有间接证据

麦内恩认为,类似的机制也存在于人类当中。曾有研究报道色氨酸的消耗(会导致脑部5-HT的含量降低)也会使得人们在进行需要‘等待’的任务时更多地表现出冲动的特质。麦内恩的研究结果表明,尽管在小鼠中,激活5-HT神经元能够使它们更“耐心”地等候是个确然的事实,但这背后的原因仍然不为人们所知。

“尽管作用于5-HT系统的药物被证明能够治疗焦虑、抑郁症和强迫症等疾病,但是5-HT是否是造成疾病原因,目前仍不清楚。存在这样一种可能性,即5-HT有可能通过缓解等待的压力来促进等待行为。”麦内恩推测道,“但还可能有其他的解释,比如5-HT可能会提高为获取奖赏而工作的动机。我们目前在试图找出可能的因素,来解释5-HT对等待行为的影响,以及它与其他效应的关系。”

谈到下一步,麦内恩透露:“我们目前证实,激活中缝背核区(Dorsal raphe nucleus)的5-HT神经元,能够提高进行等待行为时的耐心。然而这些神经将分泌5-HT到不同的脑区,所以我们希望能够了解是哪些脑部区域的改变促进了‘等待’行为,即5-HT最终影响到的地方是哪。”(编辑:Calo)

参考文献:

  1. Fonseca et al., Activation of Dorsal Raphe Serotonergic Neurons Promotes Waiting but Is Not Re- inforcing, Current Biology (2015), http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.12.002

文章题图:neurorexia.com

 
 
The End

发布于2015-01-27, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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S.西尔维希耶

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