揭開杏仁核的面紗:我們的大腦如何處理威脅、獎勵和多巴胺
在我們大腦的顳葉深處,有兩個杏仁狀的細胞團幫助我們維持生命。這個微小的區域被稱為杏仁核,協助進行各種大腦活動。它幫助我們學習和記憶。它觸發了我們的戰鬥或逃跑反應。它甚至能促進一種叫做多巴胺的感覺良好的化學物質的釋放。數百年來,科學家們通過研究杏仁核了解了這一切。但是我們仍然沒有完全理解這些過程是如何工作的。
現在,冷泉港實驗室的神經科學家Bo Li已經使我們接近了幾個重要步驟。最近他們取得了一系列發現,顯示了被稱為表達體液蛋白(Sst+)的中央杏仁核(CeA)神經元如何幫助我們了解威脅和獎勵。他還證明了這些神經元與多巴胺的關係。這些發現可能會帶來未來對焦慮或藥物成癮的治療。
小鼠大腦的一個橫截面。突出紅色的區域是中腦多巴胺區域,神經科學家認為它控制著獎勵學習。資料來源:Li實驗室/冷泉港實驗室
為了測試Sst+ CeA神經元如何幫助我們學習,Li教授和他的同事訓練小鼠將特定的聲音與特定的獎賞或懲罰聯繫起來。他們在這一過程中對小鼠的大腦進行了成像。
在此之前,科學家們認為杏仁核不能區分好的和壞的刺激。而現在團隊發現,神經元不僅對獎勵和懲罰有不同的反應,而且對特定類型的獎勵也有不同的反應。例如,如果小鼠得到了水,它們的神經元發射的方式與得到食物或糖水的方式不同。這些神經元真正關心的是每個單獨刺激的性質。它幾乎就像一個感覺區。
這個示意圖說明了李的團隊如何訓練小鼠將特定的聲音與某些獎勵聯繫起來。當小鼠聽到一種聲音時,水就會從它們左邊的一個水嘴裡流出來。但是當它們聽到另一種頻率的聲音時,美味的糖水就會從它們的右邊流出。資料來源:李實驗室/冷泉港實驗室
研究小組還看到,小鼠的大腦在訓練後更強烈地發射了更多的Sst+ CeA神經元。這表明這些神經元對學習很重要。為了驗證這一猜測,神經科學家們抑制了一些小鼠的Sst+ CeA神經元。他們發現,這些動物無法學習將聲音與獎勵或懲罰聯繫起來。
隨著神經元被抑制,研究小組取得了另一個關鍵發現。正常的多巴胺神經元反應也被抑制。雖然以前的研究將CeA與多巴胺神經元聯繫起來,但不清楚它們究竟是如何联系的。
Li說:”我們發現這些神經元是多巴胺神經元正常功能所需要的,因此對獎勵學習很重要。這是CeA神經元如何調節多巴胺神經元功能的直接證據。”而下一步,Li計劃研究Sst+ CeA神經元與成癮之間的關係。這有一天可能會發展出對阿片類藥物或甲基苯丙胺成癮者的更好治療。這些研究為開發在不同疾病條件下調節這些神經元的更具體方法提供了基礎。