摘要:从决定坚持健身计划到选择尝试新餐馆,人类每天都在“坚持、探索、放弃”之间反复抉择。这种能力不仅是生存的关键,也是心智灵活性的体现。但大脑究竟如何控制这些行为策略的切换?
从决定坚持健身计划到选择尝试新餐馆,人类每天都在“坚持、探索、放弃”之间反复抉择。这种能力不仅是生存的关键,也是心智灵活性的体现。但大脑究竟如何控制这些行为策略的切换?
近日,一项发表于《自然》的研究揭开了谜底——脑干中的中缝核(MRN)如同“中央交换机”,通过三种神经细胞精准调控“坚持、探索、脱离”三种状态。这一发现不仅解释了动物如何适应复杂环境,还为理解强迫症、自闭症、抑郁症等神经精神疾病提供了全新视角。
01 解码脑干的“策略控制中心”
这项研究由伦敦大学学院塞恩斯伯里·惠康中心(SWC)的科学家主导,聚焦于小鼠脑干的中缝核(MRN)。研究团队发现,MRN中存在三种功能迥异的神经细胞:GABA能抑制性神经元(蓝色)、谷氨酸能兴奋性神经元(绿色)、血清素能神经元(橙色),它们分别主导“坚持当前目标”“尝试新选择”和“彻底放弃”三种行为策略。
“动物必须灵活切换策略才能生存,而MRN正是控制这种平衡的核心,”论文第一作者Mehran Ahmadlou博士解释道。例如,当小鼠寻找食物时,若抑制GABA能神经元,它会固执地重复无效路径;激活谷氨酸能神经元则会促使它探索新路线;而抑制血清素能神经元将导致它直接放弃目标。这些发现首次揭示了MRN在行为决策中的枢纽地位。
02 光遗传学与神经成像的双重实验
为了精确解析MRN的功能,研究团队设计了两种实验任务:本能任务(无需学习)与习得任务(依赖经验)。通过光遗传学技术,科学家能定向激活或抑制特定神经元;钙成像技术则实时追踪神经元活动;神经回路追踪技术进一步揭示了MRN与其他脑区的连接。
实验发现,MRN接收来自下丘脑外侧(评估积极体验)和缰核外侧(评估消极体验)的信号。例如,当小鼠经历积极反馈(如找到食物),下丘脑外侧会向MRN发送信号,促使动物坚持当前策略;而负面体验(如反复失败)则通过缰核外侧触发脱离行为。这种动态平衡确保了行为策略的高效切换。
03 三种神经元,三种人生决策
GABA能神经元:固执的“坚持者”
抑制这类神经元会导致动物过度执着,即使目标无法实现仍不放弃。这解释了强迫症患者为何难以停止重复行为。
谷氨酸能神经元:冒险的“探索家”
激活这类神经元会驱动动物尝试新路径,类似人类面对未知时的好奇心。
血清素能神经元:悲观的“放弃者”
抑制这类神经元会令动物迅速失去动力,与抑郁症患者的“快感缺失”症状高度吻合。
04 从疾病机制到精准医疗
这项研究为神经精神疾病提供了全新解释框架, “现有药物虽有效,但缺乏精准性,”Hofer教授指出,“明确三类神经元的具体作用,有望开发出针对特定细胞类型的疗法。”例如,抑制GABA能神经元或可缓解强迫症,而激活血清素能神经元可能快速改善抑郁症状。
此外,研究揭示了外界体验如何通过下丘脑和缰核影响决策——积极信号强化坚持,消极信号触发放弃。这为行为干预(如认知疗法)提供了神经科学依据。中缝核的发现,不仅解开了行为决策的神经密码,更架起了基础研究与临床应用的桥梁。未来,通过调控这三类神经元,人类或许能精准治疗精神疾病,甚至优化学习、决策等认知过程。正如研究团队所言:“理解大脑如何切换策略,是迈向自由掌控心智的第一步。”
新闻来源:Sainsbury Wellcome Centre
论文参考:DOI:10.1038/s41586-025-08672-1
来源:启真脑机智能基地