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    大腦如何指揮你“趨利避害”

    來源:中國科學報 刁雯蕙  發表時間:2022-11-1 10:16:42   瀏覽:

      人們都喜歡追求令人愉悅的事物,如美食、性、刺激的游戲、優美的音樂、驚心動魄的電影等,這些事物能促使大腦分泌多巴胺,給予我們“獎賞”,即帶來快樂的感覺。相反,人們也會下意識逃避饑餓、惡心、疼痛等令人厭惡的感受,但也正是因為這些厭惡行為的存在,能夠幫助我們及時規避風險,大大降低受到傷害的可能性。

      對于一些毒品成癮患者來說,藥物戒斷反應會帶來強烈的痛苦感受,正是這種厭惡行為導致他們不斷陷入從毒品戒除到復吸的循環中。

      那么,喜歡與厭惡,這兩種如此重要卻又完全對立的行為是如何被我們的大腦調控的呢?

      近日,一項由中科院深圳先進技術研究院研究員朱英杰團隊發表在《自然-通訊》的研究表明,大腦中的伏隔核區參與獎賞和厭惡的調控,解釋了人們為什么會“趨利避害”。

     獎賞和厭惡的調控與伏隔核有關

      過去,研究者們發現伏隔核(NAc)是大腦中一個重要的腦區,能夠在獎賞、厭惡、恐懼、成癮等行為中發揮作用。

      如果將大腦比作一個巨大的交通網絡,那么NAc就像是一個重要的交通樞紐,它能將錯綜復雜的交通線路管理得井井有條,保證每條線路正常運行。但NAc是如何調控獎賞與厭惡的?這背后的機制和原理一直存在爭議。

      NAc中存在兩種細胞,分別是D1和D2型神經元,過去的研究通常只是簡單將NAc的功能歸結于這兩種神經元細胞的差異。近年來,多項研究表明,NAc中的D1和D2型神經元都能參與獎賞和厭惡行為的調控。

      2016年,朱英杰團隊發表于《自然》的研究成果表明,激活從丘腦室旁核(PVT)到NAc的輸入可以誘導厭惡行為,并且揭示了其在嗎啡戒斷反應中的關鍵作用。結合上述交通樞紐的比擬原理,研究人員推測,NAc分別調控獎賞和厭惡行為的功能單元可能是由上游腦區的輸入差異造成的。

      NAc的上游腦區有很多。首先,研究人員利用特定的病毒標記技術結合轉基因小鼠,發現基底外側杏仁核(BLA)和PVT能夠支配NAc中兩群不同的神經元細胞。接著,研究人員利用光遺傳學技術分別激活這兩群細胞,發現它們確實能夠分別介導小鼠的獎賞和厭惡行為。進一步通過神經示蹤和膜片鉗電生理記錄技術,研究人員證實了這兩群細胞不同的下游以及具體的作用原理。

      “我們發現,通過分別調控NAc中心來自不同上游和下游的神經環路,能夠改變小鼠的位置偏好性、對美味食物的攝取以及對毒品的戒斷行為?!敝煊⒔苷f,這表明小鼠產生的獎賞行為和厭惡行為與NAc腦區有關。

      歷時三年,解答關鍵問題

      在獎賞與厭惡的調控研究中,存在一個困擾了該領域多年的問題,即為什么不同的谷氨酸輸入在NAc介導相反的行為?

      一直以來,朱英杰團隊致力于研究和成癮相關的神經環路機制。該研究歷時三年,提供了一種NAc神經元編碼獎賞和厭惡的環路新視角,為回答該問題提供了新思路。

      美國斯坦福大學教授陳曉科說:“傳統觀點認為,NAc是大腦的獎賞中心,其他腦區到NAc的輸入攜帶的都是獎賞信息。這項工作在前期提出了一個重要問題,那就是為什么激活從PVT的輸入和激活其他腦區到NAc的輸入會產生完全不同的行為?!?/span>

      陳曉科表示,在本項工作中,朱英杰團隊解決了這個關鍵問題,他們發現了其他腦區到NAc的輸入可以進一步激活多巴胺系統,而從PVT來的輸入則不行,該結果為進一步理解NAc的復雜生理功能提供了神經環路基礎。

      “該研究成果有助于推動對獎賞與厭惡相關疾病防治的深入研究,例如,通過調控NAcPVT環路來治療成癮,調控NAcBLA環路來干預抑郁癥等?!敝煊⒔芙榻B說。

      復旦大學教授劉星表示,這項工作的研究結果提供了BLA-NAc和PVT-NAc谷氨酸投射在獎賞和厭惡行為調節中的神經回路基礎,突出了不同輸入對NAc神經元的重要性,以及這些神經元在多巴胺中邊緣系統中的亞群,為研究情緒效價的神經環路基礎提供了關鍵見解。

      相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-022-33843-3

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