学习的动力并不完全来自于外在的奖励

驱动大脑学习的动力到底是什么？多巴胺是通过食物或金钱等奖励来释放的，促进大脑学习。众所周知，多巴胺能增强新信息的储存，但是学习的动力并不完全来自于外在的奖励。很多时候，即使没有直接得到奖励，大脑也会主动学习。

近日，在《自然》上发表的一篇论文，为我们揭示了学习动机的本质。在一项研究中，纽约大学格罗斯曼医学院的研究人员表明，老鼠的大脑能够在没有奖励的情况下一直进行持续学习。

在实验中，研究人员给十几只老鼠提供了一个滚轮，允许它们随意运动或休息，并不时给它们提供饮料作为锻炼的奖励。在这个过程中，研究人员在这些动物的纹状体（在大脑学习了新行为的巩固过程中起到重要作用的区域）中利用荧光探针记录下它们的神经活动，测量两种神经信号分子在不同时间点的释放量。

这两种神经信号分子，一种是前面提到的多巴胺，另一种是乙酰胆碱，也与学习和记忆有关。而且，这两种神经信号分子相互竞争，其中一种的增加会导致另一种的减少。

当饮料作为奖励时，老鼠的大脑产生了典型的多巴胺释放，并暂停了乙酰胆碱的释放，正如预期的那样。

然而，研究人员也观察到，实际上在出现奖励之前，大脑中多巴胺和乙酰胆碱的波动周期更长。荧光信号显示，在没有明显感觉刺激的情况下，无论小鼠是跑步还是休息，多巴胺水平和乙酰胆碱水平都以每秒2次左右的频率上升和下降。

过去人们认为奖励是学习的动力，因为奖励会触发多巴胺的释放，而多巴胺也会减少乙酰胆碱。两种化学物质的平衡突然被外界的奖励性刺激打破，使脑细胞有机会适应环境的变化。然而，多巴胺—乙酰胆碱具有周期性波动的新发现，却对这种过去对学习动机的解释提出了挑战：大脑似乎具有自主学习的能力，而外在奖励恰恰利用了这种“天性”。

该论文的相应作者Nicolas Tritsch教授认为，新的发现可能有助于解释大脑是如何在没有外部刺激的情况下自主学习和演练的，因为多巴胺-乙酰胆碱回路可能会触发大脑回忆已经发生的事件并从中吸取经验。

尽管在这种自我驱动的学习过程中，老鼠大脑处理信息的方式可能与人类大脑不完全相同，学习动机的新机制可能会为我们理解涉及多巴胺失调的人类精神疾病提供新的线索。比如抑郁症的一个常见症状是缺乏动力，患者甚至难以完成最基本的任务，如起床和刷牙。该研究的作者推测，内部驱动系统的干扰可能是这些问题的根源。

参考文献

[1] Anne C. Krok et al., (2023) Intrinsic dopamine and acetylcholine dynamics in the striatum of mice. Nature Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-023-05995-9[2] “Ebb and flow” brain mechanism that drives learning identified. Retrieved Aug. 10, 2023 from 

https://www.eurekalert.org/news-releases/997670

打赏