Science子刊:年轻人没有耐心?5-羟色胺在大脑中释放的位置与耐心的关系

2020/11/30 来源:医诺维
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导读
不同大脑区域是如何受到5-羟色胺的影响的

本文转载自“医诺维”。

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5-羟色胺是最著名的行为神经调节剂之一,有助于调节情绪,睡眠觉醒周期和食欲。有些人可以长期做一件事,比如每天都坚持跑步,但是却没有耐心把一件很繁琐的事做完。学会抑制瞬间满足的冲动对成功是至关重要的,但是大脑中如何调节耐心仍然是个未知数。

2020年11月27日,冲绳理工学院的科学家在" Science Advances "杂志上在线发表了题为"Serotonergic projections to the orbitofrontal and medial prefrontal cortices differentially modulate waiting for future rewards"的研究论文,该研究确定了促进耐心的大脑特定区域通过5-羟色胺的作用。

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在该研究中,科学家将光纤植入了背缝核,并且将伏伏核、眶额皮层或内侧额前皮层之一植入其中,通过照射光来刺激这些神经元在准确的时间释放5-羟色胺。

研究人员训练老鼠执行一项等待任务,让老鼠把鼻子放在一个被称为“鼻子戳”的洞里,直到食物颗粒被送到。科学家们在75%的试验中奖励了这些老鼠。

在剩下的25%的试验中(遗漏试验),科学家们没有向老鼠提供食物奖励。他们测量了在没有刺激5-羟色胺释放神经元的情况下小鼠在遗漏试验中继续进行戳鼻子的时间(测试它们的耐心)。

当研究人员刺激释放5-羟色胺的神经纤维进入伏隔核时,发现等待时间没有增加,这表明5-羟色胺在大脑这个区域没有调节耐心的作用。

但是,当科学家刺激老鼠的眶额皮质和前额内侧皮质释放5-羟色胺时,他们发现老鼠等待的时间更长,有一些关键的区别。

在眼眶额叶皮层,5-羟色胺的释放与背沟核中5-羟色胺的激活一样有效地增强了耐心。无论是固定的奖励时机,还是不确定的奖励时机,后者的影响都更大。

但是在内侧前额叶皮层中,科学家仅在改变奖励时机时才看到耐心的增加,而在时机固定时没有观察到效果。

研究表明,大脑各部位对5-羟色胺的反应差异表明,每个大脑部位均以不同的方式促进了小鼠的整体等待行为。

研究人员发现,在老鼠等待食物时刺激这些神经元会增加它们的等待时间,当获得奖励的可能性很高但奖励的时机不确定时,效果最大。换句话说,为了使5-羟色胺增强耐心,小鼠必须确信会有奖励,但不确定何时到达。

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为了进一步研究,科学家构建了一个计算模型来解释小鼠的等待行为。

研究人员发现,该模型通过将5-羟色胺刺激下的预期奖励概率从75%增加到94%,最适合等待时间的实验数据。简而言之,5-羟色胺增加了小鼠对他们正在进行奖励试验的信心,因此它们等待了更长的时间。

重要的是,该模型表明,刺激后沟核在眶额叶皮层和内侧前额叶皮层中的可能性从75%增至94%,而对大脑区域的刺激仅分别增加了该特定区域的可能性。

证实了这两个大脑区域正在相互独立地计算奖励的可能性的想法,然后将这些独立的计算结果结合起来,确定小鼠将等待多长时间。

总的来说,这项研究很重要,它拓展了我们对不同大脑区域是如何受到5-羟色胺的影响,进而调节耐心的认识。更全面地了解5-羟色胺是如何影响大脑不同区域的,这对于改进某些特定药物至关重要,比如用于治疗抑郁症的选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs)。

参考资料:

[1] Serotonergic projections to the orbitofrontal and medial prefrontal cortices differentially modulate waiting for future rewards

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