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大脑如何平衡快乐与痛苦

当我们的大脑掌握有关世界的信息并使用它来指导我们的行动时,两个关键原则指导着我们的选择:寻求乐趣和避免痛苦。冷泉港实验室(CSHL)的研究人员对老鼠大脑中的信息处理中心进行了研究,以发现那里的神经元如何分担劳动来应对这些相反的行为动机。

大脑如何平衡快乐与痛苦

他们的工作发表在2019年12月31日的《神经元》杂志上,揭示了不同类别的神经元控制着积极和消极的动机,沿着共同的动机处理大脑回路发送相反的信号。领导这项研究的CSHL教授说,归根结底,这两类细胞之间的活动平衡可能决定一个人是采取行为来寻求愉悦的体验还是避免消极的体验。

李想了解大脑的动机处理电路,因为他们控制的行为在患有精神疾病的人中经常被打乱。例如,患有抑郁症的人可能会停止做曾经让他们感到高兴的事情,而患有焦虑症的人可能会竭尽全力避免潜在的威胁。

识别和响应潜在奖励或惩罚的能力部分取决于称为腹侧苍白球的大脑部分。研究人员观察到,当动物寻求奖励(例如喝水)或避免惩罚(例如恼人的空气)时,该大脑区域就会活动。李想了解的是,存在于大脑这一部分的不同类型的神经元如何确保动物对与两种动机相关的信号做出适当的反应。

CSHL的Bo Bo教授及其同事监控了单个脑细胞的活动,并通过闪光灯确认了这些细胞的身份。在训练小鼠将某些声音与一小口水或一阵空气联系起来之后,他们监测了腹侧苍白球的神经活动。使用神经递质GABA抑制回路中影响动机的活动的神经元在激励小鼠寻求水奖励方面很重要。使用神经递质谷氨酸刺激脑回路的神经元对于避免吹气惩罚至关重要。图片来源:Li Lab / CSHL,2019

为了进行调查,他的团队利用了研究工具,使他们能够监视单个脑细胞的活动并通过闪光灯确认这些细胞的身份。在训练小鼠使某些声音与一小口水或一阵空气相关联之后,Li和他的同事们使用了该技术来监测腹侧苍白球的神经活动。他们发现,使用神经递质GABA抑制回路中影响动机的活动的神经元在激励小鼠寻求水奖励方面很重要。另一方面,使用称为谷氨酸的神经递质刺激神经回路的神经元对于避免吹气惩罚至关重要。

在更复杂的情况下,向动物展示了惩罚和奖励的潜力,两组神经元都做出了反应。小鼠对组合刺激做出了不同的选择:例如,口渴的动物比刚喝饱了的动物更愿意冒着喘口气来喝一口水。但是,如果研究小组通过操纵一类神经元或另一类神经元人为地改变了腹侧苍白球的活动平衡,那么他们就可以改变动物的行为。

Li说,抑制或激发腹侧苍白球神经元信号之间的平衡对于控制动物的动机至关重要。现在,他急于寻找它是否在精神疾病患者中被破坏。他说:“抑郁症或压力引起的焦虑症患者的行为改变可能是由这种回路的改变引起的。” 有了新的发现,他的团队就如何更深入地调查这些疾病的原因和症状提供了重要的线索。

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