多巴胺为大脑增强警觉性做准备

想象一群鹿在森林里吃草。突然，附近的一根小树枝折断了，他们从草地上抬起头来。动物们忘记了食物的想法，对任何可能出现的威胁都做好了准备。

麻省理工学院的神经科学家现在发现了一个回路，他们认为这个回路控制着人们将注意力从日常追求转移到潜在威胁上。他们还发现多巴胺是这个过程的关键:它在大脑的前额叶皮层当感知到危险时，刺激前额叶皮质将注意力转移到大脑中对威胁做出反应的部分。

“前额皮质一直被认为对注意力和高级认知功能——计划、优先排序和决策——很重要。这就好像多巴胺是一种信号，告诉路由器切换到向与逃避相关的行为发送信息，”麻省理工学院大脑和认知科学副教授、麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所成员凯·泰伊说。

泰伊说，当这个回路失去平衡时，它可能会引发焦虑和偏执行为，这可能是精神分裂症、焦虑和抑郁的一些症状的基础。

泰伊是这项研究的资深作者，该研究发表在11月7日的《美国医学杂志》上自然．主要作者是前研究生凯特琳·范德·韦勒，博士后科迪·西西里亚诺和研究科学家吉莉安·马修斯。

威胁的反应

前额叶皮层是意识思维和其他复杂认知行为的所在地，它的一个主要作用是将信息传递到大脑的不同部分。

在这项研究中，泰伊根据与它们交流的其他大脑区域，在前额叶皮层中确定了两种神经元。一组神经元将信息发送到参与动机和奖励的伏隔核，另一组神经元将信息传递到作为脑干一部分的导水管周围灰质(PAG)。PAG参与防御行为，如冻结或奔跑。

当我们感知到一个潜在的危险事件时，一个名为腹侧被盖区(VTA)的大脑区域会将多巴胺发送到前额叶皮层，泰伊和她的同事们想要确定多巴胺是如何影响他们所确定的两种人群的。为了实现这一目标，他们设计了一个实验，训练老鼠识别两种视觉线索，一种与糖水有关，另一种与轻度电击有关。然后，他们探索了当两种线索同时出现时会发生什么。

他们发现如果刺激多巴胺的释放在给出提示的同时，老鼠更有可能冻结(它们对电击提示的正常反应)，而不是前往它们将接受电击的港口糖水．如果他们只在给出其中一个线索时刺激多巴胺，大鼠的行为不会受到影响，这表明多巴胺的作用是在动物收到相互矛盾的信息时增强逃跑反应。

泰伊说:“与奖励相关的神经元大幅降低了峰值，让你更难注意到奖励。”

进一步的实验表明，多巴胺通过调节前额叶皮层神经元的信噪比发挥作用。“噪音”是神经元的随机放电，而“信号”是有意义的输入，如感官信息。当连接到PAG的神经元在受到威胁刺激的同时接收到多巴胺时，它们的信号就会上升，噪音就会减少。研究人员不确定这是如何发生的，但他们怀疑多巴胺可能会激活其他神经元，帮助放大已经进入pagg连接的信号神经元，抑制的活动神经元这个项目伏隔核．

适应生存

泰伊说，这种大脑回路可以帮助动物更好地在威胁环境中生存下来。任何一种危险的迹象，比如折断的树枝吓到了一群鹿，或者一个陌生人在人行道上撞到你，都会在前额叶皮层产生多巴胺的激增。这种多巴胺会增强警觉性。

泰伊说:“你会处于守势。“有时候你可能会在不需要的时候跑步，但更多的时候，把你的注意力转向潜在的威胁可能是有意义的。”

泰伊说，这种多巴胺控制的转换失调可能会导致精神分裂症等神经精神疾病。在其他影响中，过多的多巴胺会导致大脑过于重视消极的输入。这可能会导致妄想症(常见于精神分裂症患者)或焦虑。

泰伊现在希望能更精确地确定多巴胺是如何影响其他神经递质的信噪比．她还计划进一步探索这种调节在焦虑和恐惧症中的作用。