走进科学
多巴胺远不止是“快乐化学物质”
多巴胺是一种与情绪和快乐相关的大脑化学物质，但研究人员发现了多种具有不同功能的多巴胺神经元。
多巴胺似乎在时代精神中占据了一席之地。你可能在新闻中读到过它，看到关于“多巴胺黑客”的病毒性社交媒体帖子，或者听过关于如何利用这种分子在大脑中的作用来改善情绪和生产力的播客。但最近的神经科学研究表明，控制多巴胺的流行策略基于对其功能的过于狭隘的看法。
多巴胺是大脑的神经递质之一，它是在神经元之间充当信使的微小分子。它以追踪你对食物、性、金钱或正确回答问题等奖励的反应而闻名。大脑中有许多种类的多巴胺神经元位于脑干最上部的区域，它们在整个大脑中产生和释放多巴胺。神经元类型是否影响其产生的多巴胺的功能一直是一个悬而未决的问题。
最近发表的研究报告了神经元类型和多巴胺功能之间的关系，其中一种多巴胺神经元具有意想不到的功能，这可能会重新塑造科学家、临床医生和公众对这种神经递质的理解。
多巴胺神经元的放电
多巴胺因其在奖励处理中的作用而闻名，这个想法至少可以追溯到50年前。多巴胺神经元监测你认为自己会从某种行为中获得的奖励与实际获得的奖励之间的差异。神经科学家将这种差异称为奖励预测误差。
在一家刚开业并看起来可能不太特别的餐馆吃晚餐时，奖励预测误差就会发挥作用。如果你的餐点非常好，那就会产生积极的奖励预测误差，你很可能会再次光顾并点同样的餐点。每次你回来，奖励预测误差都会缩小，直到最终达到零，当你完全期待一顿美味的晚餐时。但如果你的第一顿饭很糟糕，那就会产生负面的奖励预测误差，你可能不会再去那家餐馆。
多巴胺神经元通过其放电率和多巴胺释放模式将奖励预测误差传达给大脑，大脑用于学习。它们以两种方式放电。
瞬时放电指的是快速的爆发，导致多巴胺短期内达到高峰。当你获得意外的奖励或比预期获得更多的奖励时，比如服务员给你免费的甜点，或者在你的账单上写下友好的留言和笑脸时，就会发生这种情况。瞬时放电编码奖励预测误差。
相比之下，持续放电描述的是这些神经元在没有惊喜时的缓慢而稳定的活动；它是背景活动与瞬时放电之间的谷底。瞬时放电就像山峰，而持续放电就像山峰之间的山谷。
多巴胺的功能
追踪用于生成奖励预测误差的信息并不是多巴胺的全部功能。通过我自己的研究，我一直对多巴胺在人们的大脑中的位置进行测量，以了解多巴胺的其他作用。
大约15年前，有报道称多巴胺神经元对不愉快的事件有反应，比如短暂的不适感，比如一股气流吹向你的眼睛，轻微的电击或者失去金钱，这是科学家们认为多巴胺不会做的事情。这些研究表明，一些多巴胺神经元只对奖励做出反应，而另一些则对奖励和负面体验都有反应，这导致了大脑中可能存在多个多巴胺系统的假设。
这些研究很快被显示出存在多种类型的多巴胺神经元的实验所紧随其后。到目前为止，研究人员通过观察其基因特征已经确定了七种不同类型的多巴胺神经元。
2023年8月发表的一项研究是首次根据神经元亚型来解析多巴胺功能。西北大学的Dombeck实验室的研究人员研究了三种类型的多巴胺神经元，发现其中两种追踪奖励和不愉快的事件，而第三种监测运动，比如他们研究的小鼠开始跑得更快时。
多巴胺释放
关于如何控制多巴胺的效应的最近媒体报道仅基于看起来像山峰和山谷的释放类型。当多巴胺神经元以瞬时爆发的方式放电时，就会在整个大脑中释放多巴胺，这些多巴胺峰值的发生非常快，因为多巴胺神经元可以在不到一秒钟的时间内多次放电。
多巴胺释放还有另一种方式：有时它会缓慢增加，直到获得期望的奖励。研究人员在10年前在一个被称为纹状体的大脑区域发现了这种逐渐增加的模式。多巴胺的上升速度跟奖励的价值和获得它所需的努力有关。换句话说，它编码了动机。
餐馆的例子也可以说明当多巴胺释放以逐渐增加的模式发生时会发生什么。当你点了一份你知道会很棒的餐点，并且正在等待它送到时，你的多巴胺水平会稳步增加。当服务员把菜端到你的桌子上，你咬下第一口时，多巴胺水平达到高潮。
多巴胺逐渐增加的方式尚未确定，但人们认为这种释放方式是目标追求和学习的基础。对多巴胺逐渐增加的未来研究将影响科学家对动机的理解，并最终改进如何最佳地“黑客”多巴胺的建议。
多巴胺在疾病和神经多样性中的作用
尽管多巴胺以参与药物成瘾、神经退行性疾病和注意力缺陷/多动障碍等神经发育异常状况而闻名，但最近的研究表明，科学家对其参与方式的理解可能很快需要更新。到目前为止，已经确定了七种多巴胺神经元的亚型，研究人员已经表征了其中三种的功能。
已经有一些证据表明多巴胺多样性的发现正在更新对疾病的科学认识。最近一篇论文的研究人员指出，以神经元类型和功能之间的关系为基础的多巴胺多样性的发现，已经知道在帕金森病中，以运动为重点的多巴胺神经元是最受影响的，而其他两种类型则没有那么受影响。这种差异可能会导致更有针对性的治疗选择。
对多巴胺多样性的持续研究可能会继续改变和改进我们对疾病和神经多样性的理解。
本文译自 Popular Science，由 BALI 编辑发布。