问题

多巴胺是什么?它有哪些功能?

回答
多巴胺,这个名字你可能不陌生,它常常和“快乐”、“奖赏”、“上瘾”等词汇联系在一起。但说实话,它远不止这些,甚至可以说是我们身体里一个极其重要且多才多艺的“信使”。

多巴胺,身体里的“连接者”

你可以把多巴胺想象成我们神经系统里的一位关键“通讯员”。它是一种神经递质,也就是说,它是在神经细胞(神经元)之间传递信息的小分子。当一个神经元需要把信号传递给另一个神经元时,它就会释放出多巴胺。这些多巴胺分子就像是“钥匙”,能够打开下一个神经元上的特定“锁”(受体),从而触发新的神经信号,让信息得以流动。

更有趣的是,多巴胺不仅仅是在一两个地方工作,它在我们大脑的许多区域都扮演着重要角色,尤其是那些与运动、情绪、认知、决策和动机相关的区域。它像一张无形的网,连接着我们身体的各种功能,确保它们能够顺畅地运行。

多巴胺的“十八般武艺”

说到多巴胺的功能,那可就多了去了,我们一项一项地来捋一捋:

驱动力与奖赏机制: 这是多巴胺最广为人知的功能。当我们吃到美味的食物、听到动听的音乐、完成一项挑战,或者仅仅是期待一件好事发生时,大脑中的某些区域就会释放多巴胺。这种多巴胺的释放会让我们感到愉悦,产生一种“哇,真不错!”的感受。更重要的是,这种愉悦感会促使我们重复那些带来奖赏的行为。从这个角度看,多巴胺就像是我们身体里的“内在奖励系统”,它鼓励我们去探索、去学习、去追求那些让我们感觉良好的事物。想想看,如果没有多巴胺,我们可能就很难有动力去完成每天的基本活动,比如吃饭、工作、社交。

运动的协调者: 你可能听说过帕金森病,这是一种与多巴胺系统失调密切相关的疾病。在帕金森病中,大脑负责产生多巴胺的神经元会逐渐死亡,导致多巴胺分泌不足。结果就是,患者会出现震颤、僵硬、动作迟缓等运动障碍。这足以说明,多巴胺在控制和协调我们的肌肉运动方面有着不可或缺的作用。它帮助大脑平滑地发出指令,让我们的四肢能够精准地执行动作。

学习与记忆的“助推器”: 多巴胺不仅仅是让你“感觉良好”,它还在我们学习新事物和巩固记忆方面扮演着重要角色。当一个行为伴随着多巴胺的释放时,我们的大脑会更容易记住这个行为以及导致它的环境。这就像是你学习了一个新技能,做得好,老师表扬你,或者自己觉得很开心,这种积极的情绪反馈(其中就有多巴胺的参与)会让你更牢固地记住这个技能。

情绪与情感的调节: 多巴胺对我们的情绪状态有着直接的影响。它不仅与快乐有关,也与兴奋、兴趣、专注力等积极情绪有关。当多巴胺水平失衡时,可能会出现情绪低落、缺乏动力,甚至抑郁等情况。同时,它也参与到对外界刺激的反应中,帮助我们评估事物的“重要性”和“吸引力”,从而影响我们的情绪反应。

认知功能的“润滑剂”: 大脑的很多高级认知功能,比如注意力的分配、工作记忆(短期记忆)的维持、问题解决的能力以及决策过程,都离不开多巴胺的参与。它能够帮助我们过滤掉不相关的信息,聚焦于当下最重要的任务,并且在面对复杂情况时做出更有效的判断。

社会行为与动机: 在人际交往中,多巴胺也扮演着一定的角色。它能影响我们对社会信号的解读,比如对他人的表情和肢体语言的反应,以及我们参与社交活动的动机。例如,与朋友互动带来的愉悦感,很大程度上就与多巴胺的释放有关。

失衡时的“信号”

虽然多巴胺听起来很美好,但“过犹不及”。多巴胺的水平需要保持在一个相对平衡的状态。

过少: 如前所述,多巴胺不足可能导致帕金森病、抑郁症、注意力缺陷多动障碍(ADHD)等。你会感到疲惫、缺乏兴趣、难以集中注意力,甚至对曾经喜欢的事物也提不起精神。

过量或异常激活: 有些情况下,过量的多巴胺释放或受体过度敏感,也可能带来问题。一些精神疾病,比如精神分裂症,就与大脑中多巴胺信号的异常有关。另外,一些成瘾行为,如药物成瘾、赌博成瘾、网络成瘾等,也与大脑奖赏系统被过度激活,导致多巴胺释放异常,从而产生强烈的渴求和失控行为有关。

总之

多巴胺不是一个简单的“快乐分子”,它是一个极其复杂且多功能的神经递质,在我们身体的运动、学习、情绪、认知等方方面面都发挥着至关重要的作用。理解多巴胺,不仅是了解大脑运作机制的一部分,更是理解我们自身行为和情绪的重要窗口。它让我们知道,我们为什么会有动力去做某件事,为什么某些体验会让我们感到快乐,以及当这些系统出现问题时,我们可能会面临怎样的挑战。

网友意见

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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.

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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。

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