日本名古屋大学的科学家们发现,当获得奖励需要付出更多努力时,特定的大脑细胞群如何帮助维持决心。
发表在《美国国家科学院院刊》上的研究显示了食欲素神经元(orexin neurons)的关键作用。这些细胞以其调节睡眠、食欲和能量消耗而闻名,也被证明对于维持有动力的行为至关重要。
由副教授广之沟口(Hiroyuki Mizoguchi)和名誉教授清文山田(Kiyofumi Yamada)领导的研究团队培育了基因改造的“orexin-Cre”大鼠。这使得他们能够精确地靶向产生食欲素的神经元,并在复杂的行为测试中研究它们的影响。
在实验中,大鼠进行了一项递进比例任务:获取食物所需的屏幕触摸次数逐渐增加。食欲素神经元的激活提高了“停止点”(cessation point),即动物为获得奖励愿意付出的努力程度。相反,它们的退化或抑制会降低这一指标。
是什么让人类在困难加剧时继续追求目标?实时活动监测揭示了一个清晰的模式:神经元在预期奖励时被激活,尤其是在所需努力增加时,并且在奖励未能出现时保持活跃。
通过光遗传学(optogenetics)在预期奖励时抑制活动,导致大鼠执行任务的时间更长,并且更快放弃。增强活动并没有带来额外的动力提升,这表明这些神经元是必需的,但不足以产生超常的动力。
这些结果揭示了抑郁、成瘾和注意力缺陷多动障碍(ADHD)中动力丧失的潜在机制。未来的研究将侧重于与这些神经元相互作用的大脑回路,以更好地理解预期奖励如何转化为持续的行为。
“我们的研究证明了食欲素神经元的活动如何根据预期的奖励和所需的努力而显著变化,这暗示了一种将预期转化为持续行为的潜在机制,”沟口总结道。

