多亏科学家们用光操纵老鼠的大脑,为什么“我们玩得开心时时光飞逝”的谜团离解开还有一点距离。
在今天发表在《科学》杂志上的一项研究中,葡萄牙尚帕利莫未知中心的研究人员**了老鼠的某些脑细胞(或神经元),使它们产生更多的一种被大肆宣传的化学物质多巴胺。研究合著者巴萨姆·阿塔拉(Bassam Atallah)表示,多巴胺可以在从注意力到奖赏的各个方面发挥作用,先前的研究表明,多巴胺也会影响时间感知。当科学家们让老鼠产生更多的多巴胺时,这些生物低估了时间——这意味着他们可能觉得时间过得比客观上快。阻止神经元产生多巴胺使他们高估了经过的时间。
阿塔拉说,虽然这项研究不是针对人类,但我们的大脑结构确实非常相似。研究结果告诉我们更多关于测量时间背后的生物学原理,并暗示有一天我们可以确切地理解当一天似乎在拖延或飞逝时发生了什么。
在控制老鼠的大脑之前,研究人员必须花几个月的时间教这些动物如何估计时间。它是这样工作的:有一个有三个洞的装置。老鼠把鼻子伸进中间的洞里,发出一种声音。一段时间过去了,然后另一个音调就会响起。如果两个音调之间经过的时间超过1.5秒,老鼠只有把鼻子伸进左边的洞里才能得到奖励。如果音调短于1.5秒,老鼠只会因为把鼻子伸进右边的洞里而得到奖励。
通过观察这些老鼠是否知道该去哪个洞,研究人员可以弄清楚这些老鼠是否能分辨出过去的时间是多于还是少于1.5秒。”“这些老鼠需要两到三个月的时间才能变得非常好,但最好的老鼠可以说和人类一样好,”阿塔拉说尽管有些老鼠比其他老鼠聪明。”
下一步是找出老鼠做决定时大脑中发生了什么。为了做到这一点,科学家们在大脑中**了特殊的蛋白质,使产生多巴胺的神经元在任何时候都活跃起来。这样,通过测量老鼠在测试过程中释放出的光线,他们可以看到有多少多巴胺参与了这个过程。当他们听到这两种音调时,多巴胺的含量增加。
但这可能是巧合。这并不一定能证明多巴胺确实能让老鼠计算出经过了多少时间。为了做到这一点,研究人员使用一种非常精确的称为光遗传学的技术操纵神经元。在光遗传学中,你用光来打开或关闭某些神经元。研究人员**四只老鼠的神经元使其产生更多的多巴胺,并阻断四只老鼠的神经元使其产生更少的多巴胺。结果表明,多巴胺似乎确实减慢了体内生物钟。另外,高估或低估只发生在神经元**纵的时候,所以这并不是因为老鼠在学习调整。
重要的是不要过于概括结果。多巴胺在大脑中的许多地方产生,但研究集中在一个叫做黑质致密部的区域。他们之所以选择这个区域,是因为帕金森病患者很难判断时间,而且帕金森病会破坏这个区域。
此外,研究小组还间接测量了多巴胺,帕特里克·西门说,他是奥伯林学院的神经科学家,没有参与这项研究。直接测量多巴胺是困难的,科学家们转而测量释放多巴胺的神经元的一般活动。这通常是相当准确的,但有时多巴胺以外的因素会导致细胞被激活。不过,西门说:“这是光遗传学惊人力量的一个例子。”。以前的很多研究都测量了整个大脑中的多巴胺,这给我们提供了不太有用的信息。”他补充说:“最重要的一点是,他们接着特别发现了这些神经元。”他们说,让我们不只是做一个相关的事情,让我们实际上扰乱这些神经元。这是了不起的
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