五羟色胺可提高学习速度学术资讯

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▲小鼠大脑中的五羟色胺能神经元（粉红色）的显微图像。

五羟色胺是神经细胞用来相互交流的一种单胺神经递质，其对行为的影响尚不清楚。神经科学家正在构建大脑中五羟色胺实际作用的综合理论，但要确定五羟色胺的功能，特别是对学习能力的影响是很有挑战性的。日前，来自葡萄牙尚帕利莫未知中心（CCU）和英国伦敦大学学院（UCL）的国际团队利用一个新的数学模型，首次发现了五羟色胺对学习能力的影响。研究结果于6月26日发表在《自然·通讯》杂志上。

该研究的领导者之一Zach Mainen说：“我们发现五羟色胺提高了学习的速度。当人为激活五羟色胺能神经元时，小鼠能够在需要灵活性的场景中更快地调整自己的行为。也就是说，这些神经元赋予了新信息更大的权重，使思维更快地改变。”

在这项实验中，小鼠戳一下房间左边或右边的饮水器，有一定的可能性会得到水。研究人员首先发现，小鼠在试验之间等待的时间是可变的。根据等待间隔的长短，研究人员发现小鼠采用了两种不同的策略，以最大限度地提高它们获得奖励的机会。当等待间隔较短时，预测小鼠下一步选择的最佳数学模型几乎完全建立在试验结果上（有水或无水），这是一种被称为“获得奖励后保持当前选择，没有获得奖励则转换到别的选项（win-stay-lose-switch）”的策略，表明小鼠大多依赖于“工作记忆”来做出下一个选择。而当等待间隔超过7秒时，最佳预测模型表明，小鼠们利用积累的经验来指导下一步行动。

通过一种叫做光遗传学的技术，CCU的研究小组刺激了小鼠大脑中的五羟色胺能神经元，以寻找更高水平的五羟色胺对其觅食行为的影响，并确定五羟色胺水平的增加是否影响、如何影响两种不同的决策策略。结果发现刺激五羟色胺能神经元提高了从过去的奖励经验中学习的效力，但是这种影响只限于长时间等待间隔的选择。

作者Iigaya说：“我们发现动物的选择行为是由两个不同的决策系统产生的，在大多数试验中，选择由“快速系统”驱动：小鼠遵循“win-stay-lose-switch”策略，但在一小部分试验中，小鼠遵循“慢系统”：许多试验的奖励历史影响了它们的选择。五羟色胺只会影响到后一种选择，即“慢系统”。”

作者总结道：“五羟色胺曾被认为可促进大脑的可塑性，我们的结果表明，五羟色胺通过影响学习的速度提高了大脑的可塑性。这可能解释了为什么抗抑郁药——选择性5 -羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs，通过增加大脑循环5 -羟色胺的水平发挥作用）与鼓励患者打破习惯的认知行为疗法相结合时会更有效。

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编译：花花审稿：三水编辑：张梦

来源：https://medicalxpress.com/news/2018-06-serotonin.html