研究揭示多巴胺和血清素在调节人类感知和决策能力方面的关键角色

近日，一篇发表在国际杂志Neuron上题为“Sub-second Dopamine and Serotonin Signaling in Human Striatum during Perceptual Decision-Making”的研究报告中，来自英国伦敦大学学院等机构的科学家们通过研究记录了人类大脑中参与感知和决策制定的多巴胺好血清素水平的实时变化情况，这些神经化学物质对于机体的运动障碍和精神性疾病（包括药物滥用和抑郁症等）至关重要。

研究者Kenneth T. Kishida教授表示，相关研究为我们深入研究人类大脑提供了一个新的视野和窗口，目前我们对神经化学物质作用机理的认识都来自于临床前动物模型的研究，而并不是来自于人类的直接证据。清楚地理解这些大脑化学物质在人体内的具体工作原理或能帮助研究人员开发新型疗法治疗多种疾病，包括帕金森疾病、药物使用障碍或抑郁症等。

在这项观察性研究中，研究人员使用快速循环伏安法（fast scan cyclic voltammetry）追踪了5名患者体内的神经递质多巴胺和血清素，这种电化学技术能用来测定血清素和多巴胺的水平，适用于在患者体内使用，而多巴胺和血清素是机体神经系统用来调节多种功能的重要化学信使分子。研究者表示，这5名患者中有2名帕金森疾病患者和3名特发性震颤的患者，研究者计划对其进行深度大脑刺激来治疗其病症，通过联合研究后，研究人员就能够在标准的手术绘图过程中，将碳纤维微电极插入到患者大脑深处来检测并记录神经元细胞所释放的血清素和多巴胺，特发性震颤患者对于本文研究尤其重要，因为，其并不像因产生多巴胺的神经元缺失所诱发的帕金森疾病，特发性震颤被认为并不是多巴胺或血清素功能的而改变所引起的一种疾病。

图片来源：Jynto/Wikipedia

当患者在手术室中清醒后，其被要求执行一种类似于玩一种简单电脑游戏的决策任务，当其执行任务时，研究者就会测定其大脑纹状体中的多巴胺和血清素水平，纹状体是大脑中控制认知、奖惩和协调运动方式的重要结构。研究者将该游戏描述为电脑屏幕上的一系列点，这些点会通过位于屏幕中心的“十字线”参考点来移动，而患者必须决定小圆点会向哪个方向移动，有时候小圆点会朝向一个方向移动，而在其它时候，其则会混乱地移动，这就会让患者的决定变得非常困难。

随后这些小圆点会消失，而患者必须选择这些小圆点相对于一个固定点的移动方向（顺时针或逆时针）；基于该实验设计，研究人员或许就能阐明人类大脑是如何决定其所感知的不同方面的事件的。每个病人都重复了这一顺序200-300次，通过改变点的移动方式就能改变决定其所看到东西的难易程度，偶尔患者还会不得不表示其对自己的选择有多大的信心。该试验旨在追踪患者感知圆点移动的能力以及患者对正确识别其移动方向的信心，以此来确定其机体中多巴胺和血清素的实际表现，研究者表示，这些试验都是随机的，因此从一个测试到另外一个测试的可预测性就会被最小化。

本文研究结果表明，患者对圆点的方向越不清楚，其机体中血清素的水平就越高，当其确定性增加时，机体中的血清素水平就会下降；在参与者进行选择行为之前，其机体中的多巴胺水平在预期中会上升，而血清素水平则会下降，当两者达到一定水平时，参与者机体就会做出选择，这就好比是多巴胺类似于油门踏板，而血清素像刹车踏板，只有当这两个系统都投入时，机体才会做出选择的行为。

本文研究揭示了这些神经化学物质在机体学习、大脑可塑性以及感知环境的能力上扮演的关键角色，如今研究人员更加详细地阐明大脑如何建立感知，以及利用这些感知来做出选择，同时还能帮助解释机体做出选择所产生的后果，多巴胺和血清素在所有这些过程中都扮演着非常重要的角色。最后研究者表示，重要的是，诸如此类研究或能帮助科学家们更深入地理解诸如血清素再摄取抑制剂等药物或疗法如何影响机体的认知、决策制定及诸如抑郁症等精神性疾病的发生等。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Dan Bang，Kenneth T. Kishida，Terry Lohrenz， et al. Sub-second Dopamine and Serotonin Signaling in Human Striatum during Perceptual Decision-Making，Neuron (2020) doi：10.1016/j.neuron.2020.09.015

【2】Scientists report role for dopamine and serotonin in human perception and decision-making

by Wake Forest University Baptist Medical Center