多巴胺分子的球棒模型，多巴胺是一种影响大脑奖赏和愉悦中枢的神经递质
信用:Jynto/维基百科 在大脑中的神经递质中，多巴胺获得了近乎神话般的地位
几十年的研究已经证实了它对几个看似无关的大脑功能的贡献，包括学习、动机和运动
这就产生了一个问题:一种神经递质是如何扮演如此多不同的角色的
解开多巴胺的多种功能一直是一个挑战，部分原因是人类和其他哺乳动物的高级大脑包含不同种类的多巴胺神经元，它们都嵌入高度复杂的电路中
在一项新的研究中，洛克菲勒的瓦妮莎·芸香属和她的团队通过观察果蝇简单得多的大脑来深入研究这个问题，果蝇的神经元和它们之间的联系被很好地描绘出来
和人类一样，苍蝇的多巴胺神经元为学习提供信号，帮助它们将特定的气味与特定的结果联系起来
例如，学习苹果醋含有糖，有助于在动物下次遇到这种气味时塑造它们未来的行为
但是芸香属的团队发现，同样的多巴胺神经元也与动物正在进行的行为密切相关
这些多巴胺神经元的活动并不简单地编码运动机制，而是似乎实时反映了苍蝇行为背后的动机或目标
换句话说，教授动物长期课程的多巴胺神经元也能提供瞬间的强化，鼓励苍蝇继续进行有益的行动
“学习和动机之间似乎有着密切的联系，这是多巴胺作用的两个不同方面，”发表在《自然神经科学》上的芸香属说
持续学习 气味对苍蝇很重要
嗅觉学习的大脑中心，被称为蘑菇体，负责教它们气味代表美味的糖
在那里，三种类型的神经元聚集在一起:对气味做出反应的凯尼恩细胞、向大脑其他部分发送信号的输出神经元和产生多巴胺的神经元
当苍蝇遇到一种气味，然后获得糖奖励时，多巴胺的快速释放会改变蘑菇体神经元之间的连接强度，本质上帮助苍蝇建立新的联系，并改变它未来对这种气味的反应
研究人员记录了苍蝇接受一滴蔗糖时，大脑嗅觉学习中心(底部)神经元的活动
学分:洛克菲勒大学 但是芸香属和她的同事已经注意到，即使在没有奖励的情况下，多巴胺信号也在持续传递
当动物移动时，帮助苍蝇学习联想的神经元也频繁地放电
“这就提出了一个问题，这些神经元是代表运动的特定方面，比如动物是如何移动腿的，还是与其他东西有关，比如动物的目标？”芸香属说
为了找到答案，该团队开发了一个虚拟现实系统，果蝇可以在嗅觉环境中导航，在跑步机状的球上行走，同时它们的大脑活动由头顶上的显微镜监控
一股气流通过一根小管散发气味
当苍蝇闻到一股诱人的气味，比如苹果醋，它会重新定向，并开始逆风向源头移动
使用这个系统，研究人员能够检查苍蝇在不同条件下的大脑活动
他们发现，多巴胺神经元的活动密切反映了正在发生的运动，但只有当苍蝇进行有目的的跟踪时，而不是当它们只是四处游荡时
当研究人员抑制多巴胺神经元的活动时，这些动物减少了对气味的追踪，即使它们饿了，因此对与食物相关的气味更感兴趣
相比之下，激活食物无关的、完全喂食的苍蝇的神经元，会促使它们主动追逐气味
总之，这些发现揭示了一条多巴胺通路如何发挥两种功能:传递激励信号以快速塑造正在进行的行为，同时也提供指导信号以通过学习指导未来的行为
芸香属说:“这让我们对单一途径如何产生不同形式的灵活行为有了更深入的了解。”
下一步是了解其他神经元如何知道多巴胺在任何给定时间的爆发意味着什么
芸香属说，一种可能性是，学习是一个比通常认为的更连续、更动态的过程:在短时间尺度上，动物不断评估它们每一步的行为，不仅学习最终的联想，还学习引导它们到那里的行动
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
