如果你有10次擲骰子的機(jī)會(huì)，你是愿意保證每擲一次骰子得到5美元(總共50美元)，還是愿意冒險(xiǎn)在擲6次骰子時(shí)贏得100美元?

大多數(shù)動(dòng)物，從蛔蟲(chóng)到人類(lèi)，在獲取生存所需的資源(如食物)時(shí)，更喜歡更可預(yù)測(cè)的情況。現(xiàn)在，索爾克的科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物如何在學(xué)習(xí)和冒險(xiǎn)行為之間取得平衡，從而獲得一個(gè)更可預(yù)測(cè)的環(huán)境的基礎(chǔ)。這項(xiàng)研究揭示了對(duì)人類(lèi)行為至關(guān)重要的兩種化學(xué)信號(hào)功能的新細(xì)節(jié):多巴胺(負(fù)責(zé)獎(jiǎng)勵(lì)和冒險(xiǎn))和creb(學(xué)習(xí)所需的creb)。

先前的研究已經(jīng)表明，某些神經(jīng)元對(duì)光線的變化做出反應(yīng)，以確定其環(huán)境的變化，但這并不是唯一的機(jī)制，”索爾克分子神經(jīng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室助理教授、資深作者Sreekanth Chalasani說(shuō)。“我們發(fā)現(xiàn)了一種評(píng)估環(huán)境變化的新機(jī)制，這是一項(xiàng)對(duì)動(dòng)物生存至關(guān)重要的技能。”

通過(guò)研究蛔蟲(chóng)(秀麗隱桿線蟲(chóng))，索爾克的研究人員繪制出了這種新回路如何利用來(lái)自蛔蟲(chóng)感官的信息來(lái)弄清楚環(huán)境的可預(yù)測(cè)性，并在必要時(shí)促使蛔蟲(chóng)轉(zhuǎn)移到新的位置。《神經(jīng)元》雜志于2015年4月9日詳細(xì)報(bào)道了這項(xiàng)工作。

研究人員說(shuō)，這條由蛔蟲(chóng)大腦中302個(gè)神經(jīng)元中的16個(gè)組成的回路，很可能在更復(fù)雜的動(dòng)物大腦中也有類(lèi)似的回路，這可能是理解和修復(fù)某些精神或行為障礙的起點(diǎn)。

“令人驚訝的是，動(dòng)物行為的變化在很大程度上可以用它們過(guò)去感官體驗(yàn)的變化來(lái)解釋?zhuān)粌H僅是噪音，”這篇論文的合著者、副教授Tatyana Sharpee說(shuō)。“我們現(xiàn)在可以根據(jù)過(guò)去的感官經(jīng)驗(yàn)，獨(dú)立于遺傳因素的影響，預(yù)測(cè)未來(lái)的動(dòng)物行為。”

研究小組發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)學(xué)習(xí)回路中，有兩對(duì)神經(jīng)元起著“看門(mén)人”的作用。一對(duì)對(duì)大量增加的食物有反應(yīng)另一對(duì)對(duì)大量減少的食物有反應(yīng)。當(dāng)這些高閾值神經(jīng)元中的任何一個(gè)檢測(cè)到環(huán)境中的巨大變化(例如，從大量食物的氣味到?jīng)]有食物的氣味)，它們就會(huì)誘導(dǎo)其他神經(jīng)元釋放神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺。

將多巴胺傾倒到大腦中——人類(lèi)或其他人——會(huì)使人更愿意冒險(xiǎn)?；紫x(chóng)的情況也不一樣:在環(huán)境中的大量變化刺激下，多巴胺在蛔蟲(chóng)的系統(tǒng)中激增，并激活學(xué)習(xí)回路中的另外四個(gè)神經(jīng)元，使它們的反應(yīng)范圍更大。這促使蠕蟲(chóng)在更廣泛的領(lǐng)域(冒險(xiǎn))更積極地搜索，直到它遇到一個(gè)更一致的環(huán)境。多巴胺的數(shù)量在它的系統(tǒng)中作為過(guò)去經(jīng)驗(yàn)的記憶:大約30分鐘左右，它忘記了在那之前收集的信息。

雖然我們已經(jīng)知道多巴胺的存在與冒險(xiǎn)行為有關(guān)，但是多巴胺究竟是如何起作用的還沒(méi)有被很好地理解。有了這項(xiàng)新工作，科學(xué)家們現(xiàn)在有了多巴胺信號(hào)如何引導(dǎo)蠕蟲(chóng)冒險(xiǎn)探索新環(huán)境的基本模型。