多巴胺是大腦中一種負(fù)責(zé)神經(jīng)傳導(dǎo)的物質(zhì)，被稱之為“腦部信息的傳遞者”。在最新研究研究中，來自德國馬克斯•普朗克神經(jīng)生物學(xué)研究所、中國科學(xué)院等機(jī)構(gòu)的研究人員發(fā)現(xiàn)相似的多巴胺釋放神經(jīng)細(xì)胞可以在昆蟲大腦中發(fā)揮不同作用，表明多巴胺傳遞了多種信息。相關(guān)論文發(fā)布在7月18日的《自然》雜志上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是德國馬克斯•普朗克神經(jīng)生物學(xué)研究所的Hiromu Tanimoto博士，來自中國科學(xué)院昆明動物研究所和中科院研究生院的劉暢（Chang Liu，生物通音譯）博士為該篇論文的第一作者。

孩子們很快就能學(xué)會避開負(fù)面的狀況，尋求積極狀況。而人類并不是唯一能夠記住積極和消極事件的物種，甚至果蠅的小型大腦也具備此能力。與果蠅大腦蕈形體（mushroom body）連接的多巴胺釋放神經(jīng)細(xì)胞在此處發(fā)揮了作用。在新文章中，研究人員確定了四種不同類型的多巴胺釋放神經(jīng)細(xì)胞，其中三種神經(jīng)細(xì)胞類型在調(diào)控負(fù)面刺激中承擔(dān)了各種功能，第四種能使果蠅形成積極回憶。

從最早的孩童時期，我們就學(xué)會了避開傷害我們的事物，尋求積極的經(jīng)驗。厭惡記憶是通過如玫瑰刺刺痛手指這樣的經(jīng)歷來生成，我們在很長的時間都會記得。與之相反，新鮮食物的氣味是一種與滿足感相關(guān)的積極體驗，可生成一種報償記憶（reward memory）。

Hiromu Tanimoto和他的同事們近期定位和鑒別了與果蠅積極和消極記憶形成相關(guān)的最重要的神經(jīng)細(xì)胞類型。他們發(fā)現(xiàn)的四種神經(jīng)細(xì)胞類型均是利用多巴胺來與其他神經(jīng)細(xì)胞溝通交流。這些細(xì)胞釋放的多巴胺信號被昆蟲大腦中一種突出的結(jié)構(gòu)蕈形體所接收?！罢嬲屓烁械襟@訝的是，相似的多巴胺釋放神經(jīng)元能夠發(fā)揮如此不同的作用，”Tanimoto說。

研究人員在兩個獨(dú)立的研究中調(diào)查了單個神經(jīng)細(xì)胞類型的功能。在學(xué)習(xí)回避策略的過程中，果蠅被給予一種與負(fù)面刺激足部電擊（a foot shock）相關(guān)的氣味。因此，果蠅得到教訓(xùn)，在今后避開這種氣味。

在接下一輪的實驗中，科學(xué)家們在氣味呈現(xiàn)過程中用人工激活特定幾組神經(jīng)細(xì)胞取代電擊。他們發(fā)現(xiàn)這些神經(jīng)細(xì)胞的瞬間激活就足以在果蠅大腦中傳遞厭惡刺激信號，導(dǎo)致了厭惡氣味記憶的形成，甚至當(dāng)沒有真正的厭惡刺激存在時。

科學(xué)家們還證實三種類型負(fù)責(zé)懲罰記憶的神經(jīng)細(xì)胞執(zhí)行了不同的功能。主要的差別在于誘導(dǎo)記憶的穩(wěn)定性。一種細(xì)胞類型負(fù)責(zé)長期記憶，其他多巴胺細(xì)胞形成的記憶是短期的。“通過在果蠅大腦中組合不同的多巴胺細(xì)胞懲罰事件誘導(dǎo)了具有不同穩(wěn)定性的厭惡記憶，”Tanimoto解釋說。

相同的方法被用來證明了另一組多巴胺細(xì)胞發(fā)送報償信號形成了積極的氣味回憶。當(dāng)這些細(xì)胞被人為激活時，果蠅記住了這種氣味，并試圖了解氣味的來源甚至在缺乏糖獎勵的情況下。科學(xué)家們證實特定的多巴胺神經(jīng)元也在這一過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

信使物質(zhì)多巴胺并不僅僅對于果蠅和其他昆蟲具有重要意義。尤其是，它是為人類以報償為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)所必需。這些新發(fā)現(xiàn)表明多巴胺的功能多樣性是存在于大腦中的一種高度保守的機(jī)制。