5-羥色胺是最著名的行為神經(jīng)調(diào)節(jié)劑之一，有助于調(diào)節(jié)情緒，睡眠覺醒周期和食欲。有些人可以長(zhǎng)期做一件事，比如每天都堅(jiān)持跑步，但是卻沒有耐心把一件很繁瑣的事做完。學(xué)會(huì)抑制瞬間滿足的沖動(dòng)對(duì)成功是至關(guān)重要的，但是大腦中如何調(diào)節(jié)耐心仍然是個(gè)未知數(shù)。
2020年11月27日，沖繩理工學(xué)院的科學(xué)家在"?Science Advances?"雜志上在線發(fā)表了題為"Serotonergic projections to the orbitofrontal and medial prefrontal cortices differentially modulate waiting for future rewards"的研究論文，該研究確定了促進(jìn)耐心的大腦特定區(qū)域通過5-羥色胺的作用。
在該研究中，科學(xué)家將光纖植入了背縫核，并且將伏伏核、眶額皮層或內(nèi)側(cè)額前皮層之一植入其中，通過照射光來刺激這些神經(jīng)元在準(zhǔn)確的時(shí)間釋放5-羥色胺。
研究人員訓(xùn)練老鼠執(zhí)行一項(xiàng)等待任務(wù)，讓老鼠把鼻子放在一個(gè)被稱為“鼻子戳”的洞里，直到食物顆粒被送到。科學(xué)家們?cè)?5%的試驗(yàn)中獎(jiǎng)勵(lì)了這些老鼠。
在剩下的25％的試驗(yàn)中（遺漏試驗(yàn)），科學(xué)家們沒有向老鼠提供食物獎(jiǎng)勵(lì)。他們測(cè)量了在沒有刺激5-羥色胺釋放神經(jīng)元的情況下小鼠在遺漏試驗(yàn)中繼續(xù)進(jìn)行戳鼻子的時(shí)間（測(cè)試它們的耐心）。
當(dāng)研究人員刺激釋放5-羥色胺的神經(jīng)纖維進(jìn)入伏隔核時(shí)，發(fā)現(xiàn)等待時(shí)間沒有增加，這表明5-羥色胺在大腦這個(gè)區(qū)域沒有調(diào)節(jié)耐心的作用。
但是，當(dāng)科學(xué)家刺激老鼠的眶額皮質(zhì)和前額內(nèi)側(cè)皮質(zhì)釋放5-羥色胺時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)老鼠等待的時(shí)間更長(zhǎng)，有一些關(guān)鍵的區(qū)別。
在眼眶額葉皮層，5-羥色胺的釋放與背溝核中5-羥色胺的激活一樣有效地增強(qiáng)了耐心。無論是固定的獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)機(jī)，還是不確定的獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)機(jī)，后者的影響都更大。
但是在內(nèi)側(cè)前額葉皮層中，科學(xué)家僅在改變獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)機(jī)時(shí)才看到耐心的增加，而在時(shí)機(jī)固定時(shí)沒有觀察到效果。
研究表明，大腦各部位對(duì)5-羥色胺的反應(yīng)差異表明，每個(gè)大腦部位均以不同的方式促進(jìn)了小鼠的整體等待行為。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在老鼠等待食物時(shí)刺激這些神經(jīng)元會(huì)增加它們的等待時(shí)間，當(dāng)獲得獎(jiǎng)勵(lì)的可能性很高但獎(jiǎng)勵(lì)的時(shí)機(jī)不確定時(shí)，效果最大。換句話說，為了使5-羥色胺增強(qiáng)耐心，小鼠必須確信會(huì)有獎(jiǎng)勵(lì)，但不確定何時(shí)到達(dá)。
為了進(jìn)一步研究，科學(xué)家構(gòu)建了一個(gè)計(jì)算模型來解釋小鼠的等待行為。
研究人員發(fā)現(xiàn)，該模型通過將5-羥色胺刺激下的預(yù)期獎(jiǎng)勵(lì)概率從75％增加到94％，最適合等待時(shí)間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)而言之，5-羥色胺增加了小鼠對(duì)他們正在進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)試驗(yàn)的信心，因此它們等待了更長(zhǎng)的時(shí)間。
重要的是，該模型表明，刺激后溝核在眶額葉皮層和內(nèi)側(cè)前額葉皮層中的可能性從75％增至94％，而對(duì)大腦區(qū)域的刺激僅分別增加了該特定區(qū)域的可能性。
證實(shí)了這兩個(gè)大腦區(qū)域正在相互獨(dú)立地計(jì)算獎(jiǎng)勵(lì)的可能性的想法，然后將這些獨(dú)立的計(jì)算結(jié)果結(jié)合起來，確定小鼠將等待多長(zhǎng)時(shí)間。
總的來說，這項(xiàng)研究很重要，它拓展了我們對(duì)不同大腦區(qū)域是如何受到5-羥色胺的影響，進(jìn)而調(diào)節(jié)耐心的認(rèn)識(shí)。更全面地了解5-羥色胺是如何影響大腦不同區(qū)域的，這對(duì)于改進(jìn)某些特定藥物至關(guān)重要，比如用于治療抑郁癥的選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑(SSRIs)。
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參考資料：
[1]?Serotonergic projections to the orbitofrontal and medial prefrontal cortices differentially modulate waiting for future rewards
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