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中外学者Nature：多重信息的传递者
多巴胺是大脑中一种负责神经传导的物质，被称之为“脑部信息的传递者”。在最新研究研究中，来自德国马克斯•普朗克神经生物学研究所、中国科学院等机构的研究人员发现相似的多巴胺释放神经细胞可以在昆虫大脑中发挥不同作用，表明多巴胺传递了多种信息。相关论文发布在7月18日的《自然》杂志上。
领导这一研究的是德国马克斯•普朗克神经生物学研究所的Hiromu Tanimoto博士，来自中国科学院昆明动物研究所和中科院研究生院的刘畅(Chang Liu，生物通音译)博士为该篇论文的第一作者。
孩子们很快就能学会避开负面的状况，寻求积极状况。而人类并不是唯一能够记住积极和消极事件的物种，甚至果蝇的小型大脑也具备此能力。与果蝇大脑蕈形体(mushroom body)连接的多巴胺释放神经细胞在此处发挥了作用。在新文章中，研究人员确定了四种不同类型的多巴胺释放神经细胞，其中三种神经细胞类型在调控负面刺激中承担了各种功能，第四种能使果蝇形成积极回忆。
从最早的孩童时期，我们就学会了避开伤害我们的事物，寻求积极的经验。厌恶记忆是通过如玫瑰刺刺痛手指这样的经历来生成，我们在很长的时间都会记得。与之相反，新鲜食物的气味是一种与满足感相关的积极体验，可生成一种报偿记忆(reward memory)。
Hiromu Tanimoto和他的同事们近期定位和鉴别了与果蝇积极和消极记忆形成相关的最重要的神经细胞类型。他们发现的四种神经细胞类型均是利用多巴胺来与其他神经细胞沟通交流。这些细胞释放的多巴胺信号被昆虫大脑中一种突出的结构蕈形体所接收。“真正让人感到惊讶的是，相似的多巴胺释放神经元能够发挥如此不同的作用，”Tanimoto说。
研究人员在两个独立的研究中调查了单个神经细胞类型的功能。在学习回避策略的过程中，果蝇被给予一种与负面刺激足部电击(a foot shock)相关的气味。因此，果蝇得到教训，在今后避开这种气味。
在接下一轮的实验中，科学家们在气味呈现过程中用人工激活特定几组神经细胞取代电击。他们发现这些神经细胞的瞬间激活就足以在果蝇大脑中传递厌恶刺激信号，导致了厌恶气味记忆的形成，甚至当没有真正的厌恶刺激存在时。
科学家们还证实三种类型负责惩罚记忆的神经细胞执行了不同的功能。主要的差别在于诱导记忆的稳定性。一种细胞类型负责长期记忆，其他多巴胺细胞形成的记忆是短期的。“通过在果蝇大脑中组合不同的多巴胺细胞惩罚事件诱导了具有不同稳定性的厌恶记忆，”Tanimoto解释说。
相同的方法被用来证明了另一组多巴胺细胞发送报偿信号形成了积极的气味回忆。当这些细胞被人为激活时，果蝇记住了这种气味，并试图了解气味的来源甚至在缺乏糖奖励的情况下。科学家们证实特定的多巴胺神经元也在这一过程中发挥了关键作用。
信使物质多巴胺并不仅仅对于果蝇和其他昆虫具有重要意义。尤其是，它是为人类以报偿为基础的学习所必需。这些新发现表明多巴胺的功能多样性是存在于大脑中的一种高度保守的机制。
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