科学家发现，神经化学物质在人脑中有着出乎意料的深远作用

一个国际研究团队首次对人类大脑进行了类似的观察，揭示了两种著名的神经化学物质——多巴胺和血清素——以亚秒级的速度影响人们对世界的感知，并根据感知采取行动。

这一发现表明，研究人员可以持续并同时测量两者的活动多巴胺和5 -羟色胺它的受体和摄取部位是抑郁症和帕金森氏症等疾病的治疗靶点人类的大脑。

此外，这些神经化学物质似乎将人们对世界的感知与他们的行为结合起来，这表明多巴胺和血清素在人类神经系统中发挥的作用远比以前所知的更为广泛。

多巴胺和5 -羟色胺被称为神经调节剂，传统上被认为与奖励过程有关——人们在采取行动后对结果的感知是好是坏。

这项研究今天在线发表在杂志上神经元打开了一扇门，深入了解这些系统的扩展角色及其在其中的角色人类健康。

“世界上有大量的人正在服用药物混合物来扰乱多巴胺和血清素传递系统，以改变他们的行为和精神健康，”p·里德·蒙塔古说，该研究的资深作者、弗吉尼亚理工大学Carilion的弗拉林生物医学研究所(Fralin Biomedical Research Institute)人类神经科学研究中心(Center for Human Neuroscience Research)和人类神经成像实验室(Human Neuroimaging Labob欧宝直播nbaoratory)的教授和主任。“人们首次测量并确定了这些系统中每时每秒钟的活动与感知和认知能力有关。这些神经递质在完全不同的时间和空间尺度上同时行动和整合活动，这超出了任何人的预期。”

研究人员说，更好地理解在感知和决策过程中多巴胺和血清素的潜在作用，可以提供对精神和神经疾病的重要见解。

该研究的通讯作者、维克森林医学院(Wake Forest School of Medicine)生理学、药理学和神经外科助理教授肯尼斯岸田(Kenneth Kishida)说，“人们做出的每一个选择，都涉及接收信息、解读信息，以及根据他们的感知做出决定。”“这一过程在许多精神疾病和神经系统疾病中都会发生改变，多巴胺和血清素是主要嫌疑人。”

缺乏化学在人类特定的方法来研究神经调节快时间尺度已经阻碍了这些系统的理解,蒙塔古,是威康中心荣誉教授人类伦敦大学学院神经影像学和维吉尼亚理工学院的物理学教授科学。

但是现在，在第一次测量中，科学家们使用了一种叫做“快速扫描循环伏安法”的电化学方法，这种方法使用了一个小的碳纤维微电极，它的电压很低，可以实时检测多巴胺和血清素的活性。

在这项研究中，研究人员使用专门设计的电极记录了5名接受深部脑刺激电极植入手术治疗原发性震颤或帕金森病的患者体内多巴胺和血清素的波动。病人在手术过程中是醒着的，他们在玩一种电脑游戏，这种游戏的设计目的是在进行测量时对思想和行为的各个方面进行量化。

在每一轮游戏中，患者会简单地看到一团点，并被要求判断他们移动的方向。该方法是由通讯作者、亨利·韦尔康爵士博士后研究员丹·邦和亨利·戴尔爵士/皇家学会研究员史蒂夫·弗莱明设计的，他们都是伦敦大学学院韦尔康人类神经成像中心的研究员。该方法帮助表明多巴胺和血清素参与了简单的感知决策，在传统的回报和损失的背景之外。

“这些神经调节物质在支持人类行为和思想方面发挥着更广泛的作用，特别是在我们如何处理外部世界方面，”Bang说。“例如，如果你在关灯的情况下穿过一个房间，你的移动方式会有所不同，因为你不确定物体在哪里。我们的工作表明，这些神经调节物质，特别是血清素，在传达我们对外界环境的不确定程度方面起着重要作用。”

蒙塔古和海田文雄，以及研究助理教授特里·洛伦兹(Terry Lohrenz)和高级研究助理杰森·怀特(Jason White)，现在都在弗拉林生物医学研究所(Fralin Biomedical research Institute)工作，还在德克萨斯州休斯顿的贝勒医学院(Baylor College oob欧宝直播nbaf Medicine)的时候，就开始研究一种新的统计方法来识别多巴胺和血清素信号。

“肯接受了在主动认知过程中对人类进行快速神经化学研究的挑战，”蒙塔古说。“很多其他优秀的科学家团队都做不到这一点。除了计算大量数据之外，还有一些复杂的问题需要解决，包括伟大的、基础的算法任务。”

直到最近，只有像PET扫描这样的慢方法才能测量神经递质的影响，但它们远不及快速扫描每秒测量的频率或体积循环伏安法。

这项新研究的测量是在维克森林浸信会医疗中心进行的，由阿德里安·w·拉克斯顿和斯蒂芬·b·塔特领导的神经外科团队参与。

岸田文彦说:“神经外科医生对这项研究的热情与他们成为医生的原因是一样的——首先，他们想为病人做最好的，而且他们对了解大脑如何工作以改善病人的预后有着真正的热情。”他在手术过程中监督手术室的数据收集。“他们都是与维克森林大学神经外科主任查尔斯·布兰奇合作的科学家，他是这项工作的出色倡导者。”

同样，蒙塔古说:“如果没有真正的肩并肩的外科医生，你就做不到这一点;如果没有那些能让你记录下他们大脑的人，他们将电极植入大脑，以减轻神经系统疾病的症状。”

蒙太古在美国国家科学院院刊这促使他找到了伦敦大学学院(University College London)的同事Bang和Fleming，让他们为手术患者量身定制一项任务，通过显示亚秒级的多巴胺和血清素信号来实时推断外部世界——这与他们经常报告的在奖赏相关过程中的作用是不同的。

“我说过我有测量多巴胺和血清素的新方法，但我需要你的帮助，”蒙塔古说。他们最终参与了这项研究。这项研究付出了大量的努力，凝聚了一群人，才获得了这些结果。”

该研究是由惠康信托基金、国家卫生研究院(包括国家药物滥用研究所、国家精神卫生研究所、国家神经疾病和中风研究所)的各种研究人员资助的。

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