研究人员发现了多巴胺的许多作用

在大脑的神经递质中，多巴胺获得了一个近乎神话的地位。几十年的研究已经证实了它对几个看似无关的大脑功能的贡献，包括学习、动机和锻炼，并提出了一个问题，即一种单一的神经递质如何能够发挥如此多的不同作用。

解开多巴胺的多重功能一直具有挑战性，部分原因是人类和其他哺乳动物的高级大脑包含不同种类的多巴胺神经元，所有这些神经元都嵌入在高度复杂的回路中。在一项新的研究中，洛克菲勒的凡妮莎芸香属和她的团队通过观察果蝇更简单的大脑来研究这个问题，果蝇的神经元及其连接已经被详细绘制出来。

像人类一样，苍蝇的多巴胺神经元提供学习信号，帮助它们将特定的气味与特定的结果联系起来。例如，知道苹果醋含有糖分，有助于塑造动物下次遇到这种气味时的行为。但是芸香属的团队发现，同样的多巴胺神经元也与动物的持续行为密切相关。这些多巴胺神经元的活动并不是简单地对运动机制进行编码，而是似乎实时反映了果蝇行为背后的动机或目标。

换句话说，为动物提供长期课程的多巴胺神经元也提供即时强化，鼓励果蝇继续它们的有益行动。

“学习和动机之间似乎有密切的关系，这是多巴胺的两个不同方面，”芸香属说，他在《自然神经科学》上发表了这项研究结果。持续学习

气味对苍蝇来说非常重要。一个嗅觉学习的大脑中心，叫做蘑菇体，负责教它们哪种气味代表美味的糖。在那里，三种类型的神经元聚集在一起：对气味做出反应的凯尼恩细胞，向大脑其他部分发送信号的输出神经元，以及产生多巴胺的神经元。

当苍蝇遇到一种气味，然后得到一种糖奖励时，多巴胺的快速释放会改变蘑菇体内神经元之间的连接强度，这将从根本上帮助苍蝇建立新的连接，改变它们未来对这种气味的反应。

但是芸香属和她的同事们注意到，即使没有奖励，多巴胺信号仍然存在。帮助果蝇学习联想的相同神经元也经常随着动物的运动而发出。“这就提出了一个问题。这些神经元是代表运动的特定方面，比如动物如何移动腿，还是与其他事情有关，比如动物的目标？”芸香属说。

为了找到答案，该团队开发了一个虚拟现实系统，果蝇可以在嗅觉环境中导航，在类似跑步机的球上行走，并通过头顶的显微镜监控它们的大脑活动。一股气流通过一根小管散发出气味。当一只苍蝇闻到一种诱人的气味，比如苹果醋，它会重新调整方向，开始逆风移动，向源头移动。