多巴胺是什么？它有哪些功能？ 第1页

这个问题问的有点大，不是很好回答。如果问题局限在大脑奖赏系统中的多巴胺神经递质有什么作用，可能会容易一些。即使这样，想要回答好也很难。多巴胺神经元的研究是神经科学里面比较热门的研究领域。大家对其功能的理解也经历了很多变化。

中枢神经系统内的多巴胺属于单胺类的神经递质。其他的单胺类神经递质还包括去甲肾上腺素和五羟色胺等。可以释放这类神经递质的神经元一般投射范围都比较广。传统上认为他们可以释放到突触间隙及以外，通过结合G蛋白偶联受体长时间、慢速地调节突触兴奋性，从而被称为神经调质，以区分经典的快速神经递质如谷氨酸神经递质。但事实并非绝对如此。

在奖赏系统中，能够释放多巴胺的神经元位于中脑腹侧被盖区 (ventral tegmental area; VTA) 和黑质致密部 (substantia nigra pars compacta; SNc)。早期的研究人员把刺激电极埋置在VTA，每当动物压杆的时候，就给电刺激该区域，动物就会疯狂的压杆。这就是颅内自我电刺激实验。另外，大家也发现，当动物得到奖赏刺激 (例如食物、水、性) 的时候等，多巴胺的释放就会增加。尤其是在服用成瘾药物之后，多巴胺会更加大量的释放。于是，早期的理论就认为多巴胺的释放让动物产生了快感。这种说法非常流行，以致于一般非该领域的人听说过多巴胺的人都这样认为。

然而，这种说法早就过时了。Berridge和Robinson两个人以及他们的同事，通过一系列实验否定了多巴胺导致快感。他们发现发现，增加或者减少多巴胺并不会改变动物或者人对自然以及成瘾药物的快感体验；但是会改变动物或人对于获得奖赏刺激的动机。他们认为，多巴胺会把正常的奖赏刺激赋予动机属性，从而像磁铁一样吸引动物的注意力和欲望。而成瘾药物可以劫持多巴胺系统，使得药物本身被赋予极大的动机属性。在重复使用药物之后，动物对药物便产生不可控制的欲望。如果把合成多巴胺途径中的酪氨酸羟化酶敲除掉，动物连吃东西喝水的动机都会消失，以至于被活活饿死渴死。这就是他们提出的incentive salience理论。

另外一个，非常有影响力的假说，是由Schultz等人在1997年提出的“奖赏预测误差假说 (reward prediction error hypothesis)”。这一理论是通过在体记录清醒猴子单个多巴胺神经元的放电活动的出来的。首先，训练猴子把一种视觉刺激 (CS) 和糖水的奖赏刺激 (US) 联系起来。就像当年巴浦洛夫训练他的狗是一样的。这种训练被称为巴浦洛夫条件反射。在训练的初期，多巴胺神经元对CS没有反应，但是会对US产生一个快速放电。但是到了训练后期，多巴胺神经元只对CS有反应，而对US没有反应了。另外，如果训练结束之后，在本来应该得到US的时候没有给，多巴胺神经元反而会有抑制的反应。于是他们推测，多巴胺神经元是导致动物学会CS和US建立联系的原因。他们发现，这一现象和机器学习中的reinforcement learning不谋而合。他们利用机器学习理论建立了一些模型，模拟了动物的学习过程。

虽然关于多巴胺和学习的关系有很多支持的证据，最近有两个实验室用光遗传学的方法，更直接地证实了多巴胺神经元与相关性学习的因果关系。基本原理就是用光刺激或者光抑制模拟出奖赏误差信号。如果有兴趣可以参考：(Steinberg et al., 2013; Chang et al., 2016)。

Berridge提出，奖赏刺激作用在动物或者人身上会导致三个结果：快感、动机和学习。多巴胺介导快感的理论已经被抛弃，但是却最被社会大众认可。多巴胺在动机和学习方面的作用是目前该领域比较认可的。同时，也有其他的一些理论需要进一步研究。

Berridge KC, Robinson TE (1998) What is the role of dopamine in reward: hedonic impact, reward learning, or incentive salience? Brain Res Brain Res Rev 28:309-369

Schultz W, Dayan P, Montague PR (1997) A neural substrate of prediction and reward. Science 275:1593-1599.

Steinberg EE, Keiflin R, Boivin JR, Witten IB, Deisseroth K, Janak PH (2013) A causal link between prediction errors, dopamine neurons and learning. Nat Neurosci 16:966-973.

Chang CY, Esber GR, Marrero-Garcia Y, Yau HJ, Bonci A, Schoenbaum G (2016) Brief optogenetic inhibition of dopamine neurons mimics endogenous negative reward prediction errors. Nat Neurosci 19:111-116.

关于爱情：肾上腺素决定出不出手，多巴胺决定天长地久，五羟色胺决定谁先开口，端粒酶决定谁会先走。