学习偷懒?工作躺平?Cell:科学家找到了导致我们「摸鱼」的那根脑神经

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工作5分钟,刷机2小时。


——别不承认,你是不是也有“带薪摸鱼”的时刻?


其实这很正常。除去周末,每人每月总有那么二十几天不想干活儿……


可为什么会出现这种情况呢?为什么大伙儿会在工作或学习中萌生出“躺平”的心态,或是缺乏积极性和专注力呢?


日前,来自美国冷泉港实验室(Cold Spring Harbor Laboratory,CSHL)的研究人员解开了这一谜团:他们在小鼠大脑的前岛叶皮层(anterior insular cortex,aIC)*中发现了一组导致个体“摸鱼”的神经元,这组神经元可以影响小鼠执行任务以获得奖励的动机(motivation),而激活这些神经元的活动能令小鼠在一定程度上更效率或更卖力地工作相关研究结果以“A genetically defined insula-brainstem circuit selectively controls motivational vigor”为题,于12月9日在线发表在《细胞》(Cell)期刊。


*注:岛叶在大脑中参与着味觉等感觉信息的处理,也具有调控情感和认知行为的功能。当岛叶受损或出现功能异常时,则可能导致驱动力下降。此外,它们还被认为与抑郁症等情绪障碍相关。此前的研究表明,岛叶可能参与调控动力相关的行为,但其具体的神经环路基础尚不明确。

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Figure 1. A genetically defined insula-brainstem circuit selectively controls motivational vigor(图片来源:Cell)


在此项研究中,研究人员发现,岛叶皮层的深层(layer 5B)有一种能够表达Fezf2基因的锥体束神经元aICFezf2,而aICFezf2→脑干(brainstem)孤束核(nucleus tractus solitarii,NTS)这一神经环路在调控小鼠的动力行为中发挥着举足轻重的作用。研究人员总结称,aICFezf2并不会影响小鼠完成任务的能力本身,但它们却可以影响小鼠的动力驱动(motivational drive)。


通过标记aICFezf2,研究团队通过钙成像(calcium imaging)观察到了这群神经元的钙活动变化,即与动力行为相关的神经活动:当小鼠在做体力任务和认知任务时,aICFezf2会表现得十分活跃,并激活Fezf2基因。


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Figure 2. 在大脑中被染成绿色的aICFezf2神经元(图片来源:CSHL)


实验中,一组被训练过的小鼠会在一听见条件性声音刺激(conditioned stimulus)时,就对水瓶的瓶嘴进行舔舐,以此来得到蔗糖奖励(谁不爱甜食呢?)。在此过程中,研究人员会通过改变小鼠的生理状态(口渴程度、奖赏的大小或是钠缺乏状态)以及小鼠的行为学参数(学习经验值),进一步控制小鼠对获取奖赏的渴望程度(即动力)。结果发现,aICFezf2会对不同的条件刺激表现出相对应的兴奋性或抑制性反应。


随后,研究人员通过光遗传学方法发现,当aICFezf2的活动被激活时,小鼠会更加积极地舔瓶嘴;但若是aICFezf2的活动被抑制,小鼠的舔舐速度则会放慢。


在另一个实验中,研究人员也观察到了类似的现象。这一组被训练过的小鼠会在一个滚轮上疯狂地跑步以获得奖励(是的,还是甜食),如果刺激aICFezf2,小鼠就会跑得更快。


需要注意的一点是,虽然抑制aICFezf2会降低小鼠的舔舐/奔跑的积极性,但并不影响舔舐/奔跑行为的正常发生。换言之,aICFezf2神经元调控的是“动力”,而非“能力”。


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Figure 3. 实验设计示意图及现象结果(图片来源:Cell)


此外,研究人员还发现,激活或抑制aICFezf2→脑干孤束核神经环路能促进或减弱个体的“需求”,但不会影响个体的正常状态或自动产生的行为,比如(小鼠的)进水量、摄食量等等。不过想要利用该神经环路对动力进行调节,还需考虑到多个方面的作用影响,包括被试小鼠的状态、奖赏刺激的价值、以及小鼠的学习经验等等。


具体来说,就是当小鼠已经“吃饱喝足”、或是对吃糖不屑一顾、又或是小鼠还未学会如何获得甜食时,即使是利用光遗传方法激活了上述环路,小鼠动力行为的调控效果也并不会十分显著(它们不再会为了吃到糖而舔得更勤或跑得更快的)。不过从另一角度来看,这也是一种能够有效避免小鼠对任务和奖励上瘾的方法机制。


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Figure 4. aICFezf2→脑干孤束核神经环路示意图(图片来源:Cell)

与此同时,增强aICFezf2→脑干孤束核神经环路的活性,还能促使多巴胺(dopamine)在伏隔核(nucleus accumbens,NAc)的释放。不过影响效果只在小鼠处于口渴状态时明显,而当小鼠处于温饱状态时就表现欠佳了。


研究人员表示,这些发现或许能够提供一个潜在的治疗靶点或新的探索思路——通过寻找微调人类或动物相应神经元的办法,帮助那些因抑郁症或药物成瘾等精神疾病而失去驱动力的群体找回活力。


Reference:
1.Cell: A genetically defined insula-brainstem circuit selectively controls motivational vigor
DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.11.019
2.Cold Spring Harbor Laboratory Fine-tuning motivation in the brain
https://www.cshl.edu/fine-tuning-motivation-in-the-brain/

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