科学家找到了让你保持干劲的脑细胞

动机缺失常见于抑郁、成瘾、注意力缺陷多动障碍等情况，但科学家尚未完全理解大脑中导致这种困难的神经过程。\n\n下丘脑分泌素神经元与动机\n名古屋大学医学研究生院副教授水口裕之（Hiroyuki Mizoguchi）和名誉教授山田清文（Kiyofumi Yamada）带领团队，重点研究了下丘脑分泌素神经元。这类神经元帮助控制睡眠、食欲和能量消耗等重要功能。此前研究提示它们可能影响动机，但具体作用一直不明确。为验证，科学家研究下丘脑分泌素神经元活动变化如何影响大鼠寻找食物奖励。此前该领域多用小鼠，但大鼠学习能力更强，更适合复杂行为任务。在大鼠中研究特定神经元类型较难，因为难以精准靶向这些细胞。团队通过创建基因修饰的“下丘脑分泌素-Cre”大鼠克服这一障碍。该模型可让研究者选择性标记并操作产生下丘脑分泌素的神经元。\n\n测量大鼠愿意付出多少努力\n研究者先使用化学遗传学激活下丘脑分泌素神经元，再让大鼠接受渐进比率测试：每获得一次食物奖励，它们需要完成越来越多次触碰。动物停止尝试的临界点被用作动机强度的指标。下丘脑分泌素神经元被激活的大鼠能达到更高的临界点，说明它们愿意为奖励付出更多努力。相反，选择性使下丘脑分泌素神经元退化的大鼠临界点更低，说明动机减弱。\n\n脑活动随努力程度上升\n团队接着用光纤记录法，在大鼠等待和获得食物时实时监测下丘脑分泌素神经元活动。结果显示，动物预期奖励时活动升高，食物给予后下降；但若预期奖励没有出现，活动仍保持较高。所需付出的努力越多，这种反应越强。研究者认为，这一模式可能显示大脑如何将奖励预期与获取它所需的努力联系起来。\n\n抑制下丘脑分泌素会降低动机\n为了判断下丘脑分泌素神经元是否直接影响行为，科学家用光遗传学在大鼠预期奖励的时刻控制这些神经元。研究人员用抑制性蛋白抑制神经元活动时，动物表现出的动机更低，完成需要付出的任务所需时间更长，临界点也下降。团队同时在同一时刻使用兴奋性蛋白增加神经元活动，虽然成功激活细胞，却没有让大鼠更努力，也未让动机进一步升高。这些结果表明，维持动机行为需要下丘脑分泌素神经元参与，但把其活动提高到正常水平以上，未必足以产生额外动机。未来仍需研究为何效果不均，以及活动持续时间或模式是否影响结果。\n\n水口裕之总结说：“我们的研究表明，下丘脑分泌素神经元的活动会随预期奖励和所需努力发生显著变化，提示其可能是把预期转化为持续行动的潜在机制。”\n\n理解动机缺失\n未来研究将考察向这些神经元传入信息以及接收其信号的脑回路。更清楚理解它们如何工作，最终或有助于开发应对动机缺陷的新方法，包括改善动机缺失和难以维持目标导向行为等问题。\n\n该研究获得以下资助：日本学术振兴会科研费（22K19749；23K27360；23H02669 [2023]）、SENSHIN医学研究基金会、日本Naito基金会、日本武田科学振兴财团、日本SRF、日本旭硝子基金会、日本三岛海运纪念财团、日本花王健康科学财团，以及日本AMED（JP21wm0425014）。