联系:脑细胞连接情感和感觉世界

哥伦比亚大学内科和外科医生学院的精神病学和神经科学教授Daniel Salzman医学博士花了十多年的时间来绘制指导情感学习和行为的潜在大脑机制。在一项新的研究今天发表在《细胞》杂志上在了解我们的大脑如何对轰击我们感官的杂音刺激产生情绪反应方面，萨尔兹曼博士和哥伦比亚大学莫蒂默·b·祖克曼脑脑行为研究所(Mortimer B. Zuckerman Mind - Brain Behavior Institute)的同事们迈出了重要一步。

你的工作试图理解我们的大脑如何解释和对外界做出反应。到目前为止，我们对学习和行为有什么了解?

不幸的是，我们不知道的东西远远多于我们知道的东西。以大脑中一个叫做杏仁核的区域为例。我们知道杏仁核参与情感学习，我们如何学习对威胁我们安全或承诺奖励的刺激作出适当反应。但要精确确定特定的脑细胞或神经元是如何指导这种学习就困难得多了。

你不能仅仅通过观察来真正理解神经元在大脑中的作用。你必须看到它何时启动并与其他神经元交流。如果你能捕捉到这些关键信息，也就是我们所说的神经元的生理反应，你就能真正理解它在大脑中的作用。

在这项专注于杏仁核的新研究中，您和您的同事是如何找到您正在寻找的神经元的?

我们试图仅凭神经元的生理反应是天生的奖励还是天生的厌恶来识别它们。这些刺激——它们本身可以产生情绪反应甚至直接学习——就是巴甫洛夫所说的无条件刺激。

无条件刺激是我们感知到的能产生自动、自然反应的任何事物。所以，如果我把鼻子伸进一盒变质的牛奶里，我的自然反应是退缩，伸出舌头，甚至可能呕吐。牛奶是一种无条件的刺激。它会自动产生反应，即使我以前从未闻过变质的牛奶。随后，我甚至可能在再次看到牛奶盒时退缩，甚至在我有机会闻任何东西之前。

在我们的实验中，我们给实验鼠提供了两种不同的无条件刺激，每一种刺激都会引发不同的反应，从理论上讲，会激活不同的神经元。首先，我们给老鼠注射尼古丁，这通常会引起积极的反应，然后观察杏仁核中的哪些神经元会因此激活。然后我们引入了第二个刺激，一个小的脚部电击，看看它是否激活了一组不同的神经元。

我们的实验建立在一个重要的原理上，那就是我们可以引入一种单一的刺激——不管是正的还是负的——从而激活这些特定的细胞组。一旦确定，我们可以使用基因工具随意重新激活这些细胞，并询问它们在学习和行为中扮演什么角色。

你的实验揭示了什么?

我们选择了一种中性刺激，比如一种温和的气味，并将其与通常对尼古丁或脚部电击有反应的细胞配对。如果这种气味与对足震动有反应的细胞配对，动物就会学会避开这种气味。如果气味与尼古丁反应细胞配对，动物就会寻找它。单独激活尼古丁或足震动反应细胞也会产生不同的情绪反应。

在这项研究之前，我们知道一个无条件的刺激可以引起自动的情绪反应，并可以指导学习。这项研究使我们能够确定杏仁核中驱动这一过程的细胞，从而在先天和习得的情绪行为中发挥至关重要的作用。

这项研究的结果最重要的是什么?

精神疾病(如精神分裂症或双相情感障碍)的变革性治疗一直很难找到。其中一个原因是，我们仍然缺乏对大脑调节情绪机制的详细了解。刺激激活我们的每一种感官——视觉、触觉、味觉、嗅觉和听觉——有能力产生天生的或学习后的情感反应。

我们现在已经在杏仁核中确定了将外部刺激(如我们听到的一段音乐)与特定情绪反应联系起来的特定细胞。如果我们要制定治疗大脑和精神复杂疾病的策略，我们就需要对整个情感功能的这种机制洞察力。

这项研究将走向何方?下一步是什么?

虽然这项研究的发现是朝着正确方向迈出的关键一步，但我们只调查了两种类型的无条件刺激。在现实中，我们遇到的刺激范围远比这要大得多。

未来最大的挑战之一是试图找出我们每天面对的各种刺激之间的联系——一块食物、一件艺术品、伴侣的爱的触摸——以及由此产生的各种情感反应，如快乐、悲伤或爱。

我们的情感生活是非常丰富的，所以当我们深入学习和行为的更复杂的方面时，这方面的研究将继续变得更加复杂，特别是那些与人类高级认知有关的，如抽象思维和想象。

更高层次的认知功能——包括我们对社会世界的复杂性做出恰当解释和反应的能力——对我们的情绪调节至关重要，而情绪调节对心理健康当然至关重要。在这个领域，科学突破通常不会在一夜之间出现，而是建立在基础研究的基础上。随着时间的推移，我有信心我们可以为人类思维和情感的神经基础提供真正的见解。

Daniel Salzman，医学博士，哥伦比亚大学内科和外科学院精神病学和神经科学教授。