研究人员发现"起伏"的大脑机制 挑战了多巴胺在学习中作用的传统观点

研究人员发现"起伏"的大脑机制挑战了多巴胺在学习中作用的传统观点这项研究由纽约大学格罗斯曼医学院的一个小组进行,研究了多巴胺和乙酰胆碱(另一种参与学习和记忆的大脑化学物质)之间的相互作用。以前的研究表明,这两种激素之间存在反比关系;其中一种激素的增加会导致另一种激素的减少。以前的研究认为,奖励通过同时提高多巴胺水平和降低乙酰胆碱水平来促进学习。这种突然出现的激素失衡被认为为脑细胞适应新环境和形成记忆打开了一扇机会之窗。这一过程被称为神经可塑性,是学习和伤后恢复的主要特征。然而,问题仍然在于,食物和其他外部奖励是否是这种记忆系统的唯一驱动力,或者我们的大脑是否能够在没有外界帮助的情况下创造出有利于学习的相同条件。为了澄清这个问题,研究作者重点研究了在乙酰胆碱水平较低的同时多巴胺水平较高的时间和情况。他们发现,即使在没有奖励的情况下,这种情况也会经常出现。事实上,荷尔蒙在大脑中不断起伏,多巴胺水平经常升高,而乙酰胆碱水平却很低,这为持续学习创造了条件。"我们的发现挑战了人们目前对多巴胺和乙酰胆碱何时以及如何在大脑中共同发挥作用的理解,"研究的主要作者安妮-克罗克博士说。"奖励不是为学习创造独特的条件,而是利用了一种已经存在并不断发挥作用的机制。"在最近发表在《自然》杂志上的这项研究中,研究小组让数十只小鼠使用一个轮子,它们可以在上面随意奔跑或休息。有时,研究人员会让动物喝水。然后,他们记录了啮齿动物的大脑活动,并测量了不同时刻多巴胺和乙酰胆碱的释放量。不出所料,喝水会产生典型的多巴胺和乙酰胆碱释放模式,而这正是奖励所引起的。然而,研究小组还观察到,早在接受水食之前,多巴胺和乙酰胆碱就已经遵循"起伏"循环,大约每秒两次,在此期间,一种激素水平下降,另一种激素水平上升。克罗克指出,无论啮齿动物是在奔跑还是静止不动,这种模式都在持续。她补充说,人类在内省和休息时也会出现类似的脑电波。研究的资深作者、神经科学家尼古拉斯-特里奇(NicolasTritsch)博士说:"这些结果可能有助于解释大脑是如何在不需要外部激励的情况下自行学习和演练的,也许这种脉动回路会触发大脑反思过去的事件并从中学习。尽管如此,纽约大学朗贡卫生院神经科学与生理学系助理教授特里奇还是提醒说,他们的研究并不是为了判断小鼠大脑在这种"自我驱动"的学习过程中处理信息的方式是否与人类大脑相同。他说,尽管如此,这项研究的结果也可能为理解与多巴胺水平不正确有关的神经精神疾病(如精神分裂症、注意力缺陷/多动障碍(ADHD)和抑郁症)提供新的思路。例如,精神分裂症患者经常会出现与现实相悖的妄想。特里奇说,如果多巴胺-乙酰胆碱回路不断加强大脑中的连接,那么这一机制的问题可能会导致形成过多和不正确的连接,从而使他们"了解"到并非真实发生的事件。同样,缺乏动力也是抑郁症的常见症状,这使得完成起床、刷牙或上班等基本任务变得困难。作者说,内部驱动系统的紊乱可能是导致这些问题的原因。因此,特里奇说,研究小组下一步计划研究多巴胺-乙酰胆碱循环在此类精神疾病动物模型中的表现,以及在对记忆巩固很重要的睡眠过程中的表现。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381973.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1381973.htm

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多巴胺是一种神经递质,在我们的大脑中起着重要作用。它是由一种叫做酪氨酸的氨基酸生成的,这种氨基酸必须通过饮食获得。多巴胺在大脑中

多巴胺是一种神经递质,在我们的大脑中起着重要作用。它是由一种叫做酪氨酸的氨基酸生成的,这种氨基酸必须通过饮食获得。多巴胺在大脑中作为一种化学信使,在神经元之间传递信息。它被认为是“奖励中心”的一部分,参与大脑的许多功能,包括记忆、动作、动机、情绪、注意力等。高或低水平的多巴胺与许多健康问题相关,包括帕金森病、抑郁症和注意力缺陷多动症。多巴胺的作用很复杂,不能单独考虑,而是与其他神经递质、激素和大脑中的其他化学物质相互作用。多巴胺的异常水平可能会导致各种疾病,包括精神分裂症、双相情感障碍和强迫症。治疗这些疾病通常涉及调节多巴胺水平或影响多巴胺受体的药物。

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人类研究首次展示了多巴胺如何教我们的大脑玩新把戏

人类研究首次展示了多巴胺如何教我们的大脑玩新把戏"此前的研究表明,多巴胺在动物如何从'奖励'(也可能是'惩罚')经验中学习方面发挥着重要作用,"WFUSM生理学、药理学和神经外科副教授KennethT.Kishida博士说。"但很少有人直接评估多巴胺在人脑中的快速作用。这是首次在人类中研究多巴胺如何编码奖惩,以及多巴胺是否反映了当今最先进的人工智能研究中所使用的'最佳'教学信号。"在这项研究中,研究人员使用了快速扫描循环伏安法,配以机器学习来实时测量多巴胺水平。由于这只能在侵入性手术中进行,因此三名计划接受这种治疗--脑深部刺激治疗本质性震颤--的患者得以参与研究。研究人员将一根碳纤维微电极插入参与者的大脑深处,以监测纹状体中的多巴胺,纹状体是大脑中参与决策、习惯养成和奖赏的区域。然后让他们玩一个简单的电脑游戏,游戏分为三个阶段,要求参与者通过经验学会做出选择,以获得最大奖励,同时减少惩罚。玩家如果做出正确的决定,就会得到真正的金钱奖励;如果做出错误的决定,就会失去金钱作为惩罚。在游戏的各个阶段,每隔100毫秒对每位参与者的多巴胺进行一次测量。他们的发现出乎意料:多巴胺通路可能比我们想象的要多得多、复杂得多,它在处理输钱和赢钱的过程中发挥着同样重要的作用。而且这些通路在不同的时间尺度上运行。岸田说:"我们发现,多巴胺不仅在大脑中发出积极和消极体验的信号方面发挥作用,而且在试图从这些结果中学习时,它似乎以一种最佳的方式这样做。同样有趣的是,大脑中似乎有一些独立的通路,可以分别让多巴胺系统参与奖励和惩罚体验。我们的研究结果揭示了一个令人惊讶的结果,即这两条通路可能会在时间尺度上稍有变化地编码奖赏和惩罚体验,时间上仅相隔200至400毫秒。"这项研究表明,多巴胺是我们如何从好的和坏的经历中学习的一个关键因素,它帮助我们的大脑调整行为,做出与积极结果相关的选择。"传统上,多巴胺通常被称为'快乐神经递质',"Kishida说。"然而,我们的工作提供的证据表明,多巴胺并非如此。相反,多巴胺是一个复杂系统的重要组成部分,它教导我们的大脑并指导我们的行为。多巴胺还参与教导我们的大脑有关惩罚性的经历,这是一个重要的发现,可能会提供新的研究方向,帮助我们更好地理解抑郁症、成瘾以及相关精神和神经疾病的内在机制。"这项研究发表在《科学进展》(ScienceAdvances)杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402049.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1402049.htm

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人类为何频繁眨眼?新研究挑战传统观点

人类为何频繁眨眼?新研究挑战传统观点研究人员发现,眨眼对于处理视觉信息至关重要,这对视觉的传统观点提出了挑战,并有助于更广泛地修正该领域的认识。眨眼这个简单的动作,竟然占据了我们大部分的清醒时间。平均而言,人类在醒着的时候,大约有3%到8%的时间会因为眨眼而闭上双眼。鉴于眨眼会阻止外部景物的图像在视网膜上形成,我们花如此多的时间处于这种看似脆弱的状态,真是一种奇特的进化怪圈--尤其是考虑到眨眼的频率比必要的频率还要高,只是为了保持眼睛的润滑。那么,为什么眨眼很重要呢?罗切斯特大学的研究人员对眨眼这一奇特现象进行了调查,发现眨眼不仅仅是保持眼睛湿润的一种机制,眨眼在让我们的大脑处理视觉信息方面也发挥着重要作用。研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的研究成果。脑与认知科学系教授米歇尔-鲁奇(MicheleRucci)说:"通过调节视网膜的视觉输入,眨眼能有效地重新格式化视觉信息,产生的亮度信号与我们通常观察场景中某一点时所体验到的信号截然不同。"鲁奇和他的同事追踪了人类观察者的眼球运动,并将这些数据与计算机模型和频谱分析(分析视觉刺激中的各种频率)相结合,研究了眨眼与眼皮闭合时相比,对眼睛所看到的东西有何影响。研究人员测量了人类对不同类型刺激(如不同细节层次的图案)的感知灵敏度。他们发现,当人们眨眼时,他们会更善于注意到逐渐变化的大图案。也就是说,眨眼能为大脑提供有关视觉场景整体大画面的信息。研究结果表明,当我们眨眼时,眼睑的快速运动会改变有效刺激视网膜的光线模式。与睁开眼睛专注于某一点时相比,这为我们的大脑创造了一种不同的视觉信号。本文第一作者、鲁奇实验室的研究生杨斌说:"我们的研究表明,人类观察者从眨眼瞬态中获益,正如这些瞬态所传递的信息所预测的那样。因此,与通常的假设相反,眨眼会改善--而不是破坏--视觉处理,充分补偿刺激暴露的损失。"这些发现进一步加强了鲁奇实验室在视觉感知方面不断增长的研究成果,强调了人类的视觉是感觉输入和运动活动的结合。例如,当我们嗅觉或触觉时,我们的肢体动作会帮助大脑理解空间。研究人员以前认为视觉是不同的,但鲁奇的研究支持了视觉更像其他感官的观点。鲁奇说:"由于空间信息在视网膜上的图像中是明确的,因此人们认为视觉感知是不同的。我们的研究结果表明,这种观点并不全面,视觉与其他感官模式的相似性比人们通常认为的要高。"编译来源:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427724.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1427724.htm

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新研究挑战了关于大型岩浆喷发起源的传统观点

新研究挑战了关于大型岩浆喷发起源的传统观点玄武岩是一种火山岩,它是由含有大量黑质矿物(如辉石和橄榄石)的熔岩冷却和凝固后形成的。当这种熔岩从火山中喷发出来并与地球表面接触时,就会发生玄武岩熔岩喷发。这些喷发可以是爆炸性的,也可以是更多的喷发,在很长一段时间内缓慢而稳定地在地表流动。玄武岩熔岩通常比其他类型的熔岩更具流动性,这使得它可以轻松流动并覆盖大片区域。赫尔辛基大学的JussiHeinonen博士是最近描述这项研究的《岩石学杂志》文章的主要作者,他解释说:"洪积玄武岩喷发一般需要在低压条件下熔化地幔的想法主要是基于喷发的岩浆的微量元素组成。"他进一步指出,许多洪积玄武岩中稀土元素的相对数量表明岩浆在低压地幔矿物的存在下形成。南极洲DronningMaudLand的洪积玄武岩源于一个特别深的地幔源。资料来源:ArtoLuttinen这项新的研究是作为一个研究项目的一部分进行的,该项目重点关注当南部非洲和南极洲在大约1.8亿年前作为盘古大陆的一部分相互连接时,在这些大陆上爆发的洪水玄武岩的起源。赫尔辛基大学研究小组组长ArtoLuttinen博士介绍说:"我们对非洲和南极洲构造板块厚而非薄的地区出现的大多数洪积玄武岩感到好奇,此外,我们发现许多具有稀土元素成分的洪积玄武岩,暗示着高压形成条件,实际上位于构造板块的薄区域。"在研究小组在莫桑比克发现一种洪泛玄武岩后,另一种假说的想法开始形成,这种玄武岩在成分上显示出异常高的喷发温度。赫尔辛基大学的博士生SanniTurunen补充说:"这些洪积玄武岩使我们考虑到这样一种可能性,即特别热的地幔的熔化可能导致高压岩浆的形成,其微量元素特征与低压岩浆相似。"研究人员决定使用地球化学建模工具REEBOXPRO来测试他们的假设,该工具能够真实地模拟地幔熔化过程中的矿物、熔体及其微量元素含量的行为。文章的共同作者、REEBOXPRO工具的开发者之一、奥胡斯大学的EricBrown博士说:"我们很高兴地发现,模拟结果支持了我们的假设,预测了石榴石的总消耗量,石榴石是高压条件下的诊断矿物,当地幔熔化发生在洪荒玄武岩所显示的高温下时。"因此,当地幔来源非常热时,在高压下形成的岩浆在化学上可能类似于低压岩浆。此外,结果表明,当选择不同种类的地幔源进行建模时,石榴石在相对较低的压力下生存。"我们的结果有助于我们理解南部非洲和南极洪积玄武岩的出现和它们的微量元素特征之间的明显争议。最重要的是,我们表明大量的洪积玄武岩可以在厚构造板块区域形成,而且除非考虑到地幔温度和成分的影响,否则洪积玄武岩的微量元素成分是岩浆生成深度的不可靠的指标。"作者总结道。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338515.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1338515.htm

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新研究否定了多巴胺在可卡因滥用成瘾过程中的作用

新研究否定了多巴胺在可卡因滥用成瘾过程中的作用为什么有些人尝试毒品后会陷入药物滥用的困境,而有些人却不会?这个问题一直困惑着科学家。日内瓦大学(UNIGE)的一个研究小组探索了人格特征与大脑化学之间复杂的相互作用。科学家们研究了冲动性和多巴胺(所谓的"幸福荷尔蒙")的分泌对可卡因滥用风险的影响。这些结果发表在《神经科学》(eNeuro)杂志上,为了解药物滥用的易感性提供了新的钥匙,从而可以为高危人群制定更有针对性的干预措施。当一个人吸食成瘾药物时,多巴胺释放量会激增,从而产生一种"嗨"的感觉。反复使用毒品后,多巴胺释放量会下降,从而可能促使吸毒者增加毒品消费量。这种机制因人而异,有些人更倾向于吸食毒品,而有些人则不然。然而,造成这些差异的原因尚不清楚。可卡因不会影响多巴胺的分泌能力在最近的一项研究中,联合国大学的一个研究小组探讨了不同的冲动行为、多巴胺的分泌和吸毒(尤其是可卡因)之间复杂的相互作用。冲动型人格是否会增加滥用药物的风险?冲动的人产生的多巴胺是多还是少?为了弄清这个问题,科学家研究了两组老鼠,一组由冲动性强的个体组成,另一组由冲动性较弱的个体组成。这些动物接受了自我注射可卡因的训练,注射的剂量既能引发多巴胺神经适应,又不会损害它们的健康。高冲动型和低冲动型大鼠在重复自我摄取可卡因前后的多巴胺合成能力指数。图片来源:2024Urueña-Ménedezetal.科学家们首先对动物进行了赌博任务训练,以测量两种冲动行为:冲动行动--无法控制自动行动;风险决策--在做决定时接受更多风险。然后,科学家们使用一种非侵入性神经成像技术测量了两组老鼠在摄入可卡因前后的多巴胺合成水平。他们发现,冲动行为(而非风险决策)预示着更多的可卡因注射次数和更快的可卡因使用速度。"然而,我们观察到,冲动性强的动物和冲动性弱的动物产生多巴胺的能力并无差异。换句话说,冲动和易滥用可卡因可能与多巴胺的产生无关,而是与控制多巴胺释放的机制有关,"该研究的第一作者、联合国大学医学院精神病学系和基础神经科学系博士生金娜-保拉-乌鲁埃尼亚-门德斯(GinnaPaolaUrueña-Méndez)解释说。研究小组随后对两组啮齿动物重复使用可卡因及其对多巴胺水平的影响进行了评估:"到目前为止,人们一直认为经常服用可卡因会降低多巴胺的生成能力。我们的研究结果与这一假设相矛盾,因为尽管长期摄入可卡因,两组啮齿类动物产生多巴胺的能力都保持不变。"领导这项研究的联合国大学医学院精神病学系和基础神经科学系副教授NathalieGinovart解释说。这些结果表明,多巴胺的合成可能不是冲动或易受可卡因使用影响的主要驱动因素。这些结果也与使用可卡因会直接降低多巴胺生成能力的假设相矛盾。这项工作标志着对药物滥用的研究取得了重大进展。它开启了探索其他机制的大门,这些机制可以解释个人对毒品的易感性。研究人员说:"这种易感性的变化可能与多巴胺能神经元相对反应性的差异有关,因此包括毒品在内的某些刺激对冲动性较强的动物来说更为突出。研究小组目前正在继续研究,以评估控制多巴胺神经元反应性的机制如何影响滥用药物的脆弱性。"编译自:ScitechDaily...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422716.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1422716.htm

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研究人员靶向超声波实现改变大脑功能 可用于治疗精神疾病

研究人员靶向超声波实现改变大脑功能可用于治疗精神疾病通常,超声波是通过发出弥散声波并记录反射声或回声来生成图像,从而检查身体内部结构的。然而,低强度经颅超声波刺激(TUS)可以同时针对大脑表层和深层区域,并具有极高的特异性,它将超声波压力置于大脑区域,从而改变神经元相互作用的方式。英国普利茅斯大学的研究人员领导了一项研究,以测试TUS对大脑功能的影响,结果发现它能产生显著的变化。他们招募了24名健康成年人,研究TUS如何影响γ-氨基丁酸(GABA)的水平和大脑区域之间的连接。GABA是大脑中主要的抑制性神经递质,它能降低神经元发送和接收化学信息的能力。具体来说,GABA会影响人体对焦虑、恐惧和压力感的反应。所有参与者都完成了三次Theta-burstTUS治疗,每次治疗后都要进行核磁共振成像,以评估大脑功能的变化。Theta-burstTUS是一种高频率短脉冲脑刺激,它密切模仿神经元活动的自然节奏。它被认为能促进可塑性,即大脑根据学习或经验形成和重组神经连接的能力。研究人员发现,TUS作用于大脑后扣带回皮层(PCC)--一个与情绪和记忆相关的大脑深层区域--会在治疗后一小时内降低该区域的GABA水平。他们还发现,PCC与大脑其他部分的交流方式(功能连通性)在这段时间内有所改善。在一系列精神疾病中,PCC都被发现存在异常。当将TUS应用于背侧前扣带回皮层(dACC)时--该区域与情感、移情、冲动控制和决策有关,与PCC一样,也与精神病理学有关--研究人员没有发现GABA水平出现同样的下降,但他们确实看到了功能连通性的提高。研究人员说,他们的研究结果表明,TUS对人类有效,能在大脑中产生可逆的变化。虽然还需要进一步研究,但他们表示,这是开发治疗精神健康状况的非侵入性手段的第一步。该研究的通讯作者艾尔莎-福拉格南(ElsaFouragnan)说:"例如,如果服用治疗抑郁症的药物,药物将影响整个大脑,而临床医生对药物去向和作用的控制非常有限。我们已经知道,在某些情况下,大脑的特定区域(及其某些连接)会出现功能障碍,但其他区域却能很好地工作。这项研究为我们提供了真正的潜力,让我们可以考虑利用超声波对一系列心理健康问题患者进行更有针对性的干预。"研究人员已经在探索是否可以使用TUS来改变大脑的多巴胺能系统,多巴胺能系统是检测和解读食物、性和滥用药物等奖赏刺激的主要奖赏通路。该研究发表在《自然通讯》(NatureCommunications)杂志上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383331.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1383331.htm

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