没有奖励也要好好学习！Nature新研究发现驱动学习的新机制

　　长期以来，研究人员一直认为，食物或金钱等奖励会促使大脑释放“感觉良好”的荷尔蒙多巴胺，从而促进学习。众所周知，多巴胺能加强新信息的储存。现在，一项针对啮齿动物的新研究描述了在没有直接激励的情况下，学习是如何发生的。

　　

长期以来，研究人员一直认为，食物或金钱等奖励会促使大脑释放“感觉良好”的荷尔蒙多巴胺，从而促进学习。众所周知，多巴胺能加强新信息的储存。现在，一项针对啮齿动物的新研究描述了在没有直接激励的情况下，学习是如何发生的。

由纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员领导的这项研究探索了多巴胺和大脑化学物质乙酰胆碱之间的关系，乙酰胆碱也在学习和记忆中发挥作用。过去的研究表明，这两种激素相互竞争，所以一种激素的增加会导致另一种激素的下降。奖励被认为通过同时触发多巴胺的增加和乙酰胆碱的减少来促进学习。

这种突然的激素失衡被认为为脑细胞打开了一扇机会之窗，使其适应新环境，形成记忆供以后使用。这个过程被称为神经可塑性，是学习和受伤后恢复的主要特征。然而，问题仍然存在，食物和其他外部奖励是否是这种记忆系统的唯一驱动因素，或者我们的大脑是否能够在没有外界帮助的情况下创造同样有利于学习的条件。

为了澄清一些问题，该研究的作者重点分析了是何时以及在何种情况下多巴胺水平高而乙酰胆碱水平低。他们发现，即使在没有奖励的情况下，这种情况也经常发生。事实上，大脑中的激素会不断地起起伏伏，多巴胺水平会有规律地升高，而乙酰胆碱水平会很低，这为持续学习奠定了基础。

该研究的主要作者Anne Krok说，“我们的发现挑战了目前对多巴胺和乙酰胆碱何时以及如何在大脑中协同工作的理解，奖励并不是为学习创造独特的条件，而是利用了一种已经存在的、不断发挥作用的机制。”

在8月9日发表在《自然》杂志网络版上的这项研究中，研究小组给了几十只小鼠一个轮子，让它们可以随意奔跑或休息。偶尔，研究人员会给这些动物喝点水。然后，他们记录了啮齿动物的大脑活动，并测量了在不同时刻释放的多巴胺和乙酰胆碱的量。

不出所料，这些饮料产生了多巴胺和乙酰胆碱释放的典型模式，这是由奖励引起的。然而，研究小组还观察到，在接受水处理之前，多巴胺和乙酰胆碱已经遵循大约每秒两次的“潮起潮落”循环，在此期间，一种激素水平下降，而另一种激素水平飙升。Krok指出，无论啮齿动物是跑步还是站立，这种模式都会持续下去。她补充说，在人类反省和休息期间也观察到类似的脑电波。

该研究的资深作者、神经科学家Nicolas Tritsch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己学习和排练的。也许这种脉冲回路会触发大脑对过去事件的反思，并从中吸取教训。”

尽管如此，Tritsch提醒说，他们的研究并不是为了说明小鼠的大脑在这种“自我驱动”学习过程中是否与人类大脑处理信息的方式相同。

然而，他说，这项研究的结果也可能为理解与不正确的多巴胺水平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，提供新的方法。

例如，精神分裂症患者经常产生与现实相矛盾的错觉。Tritsch说，如果多巴胺-乙酰胆碱回路不断加强大脑中的连接，那么这种机制的问题可能会导致形成过多、不正确的连接，导致他们“学习”到没有真正发生过的事件。

同样，缺乏动力是抑郁症的一个常见症状，这使得人们很难完成一些基本的任务，比如起床、刷牙或去上班。作者说，内部驱动系统的中断可能是导致这些问题的原因。

因此，Tritsch说，研究小组下一步计划研究多巴胺-乙酰胆碱循环在这类精神疾病的动物模型中的表现，以及在睡眠期间的表现，这对记忆巩固很重要。

文章标题

Intrinsic dopamine and acetylcholine dynamics in the striatum of mice