多巴胺和血清素如何影响社会行为

一个国际团队正在破译人类大脑中多巴胺和血清素的复杂舞蹈，为社会决策提供线索。

在发表于的一项研究中 人类行为的本质科学家深入研究人脑中化学神经调节剂的世界，特别是多巴胺和血清素，以揭示它们在社会行为中的作用。

这项研究针对接受清醒脑部手术的帕金森病患者进行，重点关注大脑的黑质，这是与运动控制和奖励处理相关的重要区域。

由弗吉尼亚理工大学计算神经科学家 Reed Montagu 领导的国际团队发现了一种以前未知的神经化学机制，该机制导致已知的人类倾向于根据社会背景做出决策——人们更有可能接受来自计算机的提议，同时拒绝来自人类的相同提议玩家。

科学家们讨论他们的工作，以发现对大脑和心灵复杂性的见解。 近日，丹麦奥胡斯大学的Dan Pang（左起）、维克森林大学医学院的Ken Kishida、弗拉林生物医学研究所执行主任Michael Friedlander等研究人员； 德国图宾根马克斯·普朗克生物控制论研究所所长Peter Dayan和弗拉林生物医学研究所人类神经科学研究中心主任Reed Montagu谈到了几十年来取得的成就。 图片来源：Clayton Metz/弗吉尼亚理工大学

洞察最后通牒博弈

在这项研究中，四名接受脑深部刺激手术治疗帕金森病的患者陷入了“要么接受要么放弃”的最后通牒游戏，在这种情况下，他们必须接受或拒绝来自人类和计算机的不同的 20 美元分配。玩家。 例如，一名玩家可能建议保留 16 美元，而患者则获得剩余的 4 美元。 如果病人拒绝分裂，他们就什么也得不到。

“你可以教人们在这类游戏中应该做什么——他们应该接受哪怕是很小的奖励，而不是根本没有奖励，”VTC 弗拉林生物医学研究所的弗吉尼亚理工大学 Carilion Mountcastle 教授蒙塔古说。 研究作者。 “当人们知道自己在玩电脑时，他们会玩得很完美，就像数理经济学家一样——他们会做他们应该做的事情。但是当他们扮演人类时，他们会情不自禁。他们常常被迫惩罚较小的提议通过拒绝它。”

里德·蒙塔古（Reid Montagu）领导的研究小组记录了社会决策的化学基础，他谈到了我们人类的关键要素。 图片来源：Clayton Metz/弗吉尼亚理工大学

多巴胺和血清素的舞蹈

人们根据社会背景做出决策的想法在神经经济游戏中并不是一个新想法。 但现在，研究人员首次表明，社会环境的影响可能源于多巴胺和血清素的动态相互作用。

当人们做出决定时，多巴胺似乎会密切跟踪当前报价是否比前一个报价更好或更差并做出反应，就好像它是一个连续跟踪系统一样。 与此同时，血清素似乎只关注手头具体报价的当前价值，这表明需要进行更多的具体情况评估。

这种快速的舞蹈发生在较慢的背景下，当人们扮演其他人的角色时，换句话说，当正义发挥作用时，多巴胺通常会更高。 这些信号共同有助于我们的大脑在社交互动过程中对我们的价值进行整体评估。

研究称：“我们揭示了不同的认知过程，并最终得到了更详细的生物学细节问题的答案。” 在弗拉林生物医学研究所。

“当人们与另一个人而不是与计算机互动时，多巴胺水平会更高，”庞说。 “在这里，测量血清素也很重要，让我们相信对社会环境的整体反应是多巴胺特异性的。”

弗拉林生物医学研究所的研究员塞思·巴顿（Seth Batten）制造了用于记录多巴胺和血清素舞蹈的电极。 图片来源：Clayton Metz/弗吉尼亚理工大学

蒙塔古实验室的高级研究员、该研究的第一作者 Seth Batten 制作了碳纤维电极，植入接受深部脑刺激手术的患者体内，并帮助纽约西奈山卫生系统收集数据。

“我们方法的独特之处在于，它允许我们一次测量不止一种神经递质，而且这种效果不应该消失，”帕滕说。 “我们以前见过这些信号分子，但这是我们第一次看到它们跳舞。以前没有人在社交背景下见过这种多巴胺和血清素的舞蹈。”

发现手术期间患者记录的电化学信号的含义一直是一项重大挑战，需要花费数年时间才能解决。

“我们从患者那里收集的初步数据并不特定于多巴胺、血清素或去甲肾上腺素，而是这些因素的组合，”该研究的合著者、转化神经科学副教授 Ken Kishida 说。 维克森林大学医学院神经外科。 “我们基本上使用机器学习工具来分离原始数据中的内容，理解签名，并解码多巴胺和血清素的情况。”

在里面 研究人类行为的本质研究人员已经展示了多巴胺和血清素的上升和下降如何与人类的认知和行为交织在一起。

“在模型生物的世界里，有一个糖果店，里面充满了提出生物学问题的奇特技术，但要问是什么造就了你，你就更难了，”蒙塔古说，他也是人类神经科学研究中心的主任。 以及弗拉林生物医学研究所的人类神经影像实验室。

帕金森病的治疗

“在某个时候，在我们对足够多的人进行评估之后，我们将能够解决帕金森氏症的病理学问题，这给了我们这个机会之窗，”蒙塔古说，他也是弗吉尼亚理工大学理学院的教授。

在帕金森病中，脑干中产生多巴胺的神经元的显着丧失是一个主要特征，通常与症状的出现同时发生。

这种损失会影响纹状体，这是大脑中受多巴胺强烈影响的区域。 随着多巴胺的减少，血清素末端开始生长，揭示出复杂的相互作用，正如在啮齿动物模型中观察到的那样。

“已经有临床前证据表明，多巴胺系统的消耗告诉血清素系统：嘿，我们必须做点什么。” “但我们从未看到动态，”蒙塔古说。 “我们现在所做的只是第一步，但我们希望一旦接触到数百名患者，我们就能够将其与症状联系起来，并获得一些有关帕金森病的临床数据。”

对此，研究人员表示，有一个开放的窗口可以识别多种大脑疾病。

“人类的思维就像一个黑匣子，”岸田说。 “我们开发了另一种方法来审视内部并了解这些系统如何工作以及它们如何受到不同临床情况的影响。”

“这项工作改变了整个神经科学领域，也改变了我们利用已开发的技术来探究人类思维和大脑的能力，”弗拉林生物医学研究所执行主任、未参与该研究的神经科学家迈克尔·弗里德兰德 (Michael Friedlander) 说。研究。 这在很多年前是无法想象的。

他说，精神病学是可以从这种方法中受益的医学领域的一个例子。

“世界上有大量的人患有各种精神疾病，在许多情况下，药物解决方案效果不佳，”弗里德兰德说，他也是该大学健康科学和精神病学系的副主席。弗吉尼亚理工大学。 技术。 “多巴胺、血清素和其他神经递质在某些方面与这些疾病密切相关。这项工作增加了理解这些问题的真正精确度和数量。我认为我们可以确定的一件事是，这项工作对于开发治疗方法的未来。”

历经十多年的酝酿

测量人脑实时神经递质的努力始于 12 多年前，当时 Montague 组建了一个“大胆思考”的专家团队。

在对人类大脑的首次观察中，科学家发表在… 神经细胞 2020 年，研究人员发现，多巴胺和血清素以亚秒级的速度发挥作用，塑造人们感知世界的方式，并根据他们的感知采取行动。

最近，在 10 月份发表在该杂志上的一项研究中 当前生物学研究人员利用他们记录清醒人类化学变化的方法来深入了解大脑的去甲肾上腺素系统，该系统长期以来一直是治疗精神疾病药物的目标。

十二月在杂志上 科学的进步, 研究小组透露，多巴胺水平的快速变化反映了与人类如何从奖励和惩罚中学习有关的特定计算。

蒙塔古说：“我们已经对大脑不同区域的神经递质进行了多次主动测量，现在我们正在解决人类赖以生存的关键因素。”

参考文献：“人类黑质中的多巴胺和血清素在经济交换过程中追踪社会背景和价值信号”，作者：Seth R. 巴顿、庞丹、布莱恩·H·科佩尔、阿丽亚娜·N. 戴维斯、马修·赫夫林、傅志修、奥弗·珀尔、基米亚·齐亚瓦特、爱丽丝·哈希米、伊格纳西奥·赛斯、莱昂纳多·S·戴维斯 Barbosa、Thomas Twomey、Terry Lorenz、Jason P. White、Peter Dayan、Alexander W. Charney、Martin Figi、Helen S. Myberg、Kenneth T. Kishida、Xiaosiuo 和 P. Reed。 蒙塔古，2024 年 2 月 26 日， 人类行为的本质。
DOI：10.1038/s41562-024-01831-s