文|《中國科學(xué)報(bào)》記者 李思輝 實(shí)習(xí)生 郝麗
“就像品酒師對比年份佳釀，你的大腦也在默默給每一口奶茶‘打分’——只不過它的評分標(biāo)準(zhǔn)卻很奇妙：如果這次的甜度不及記憶中的‘巔峰時刻’，多巴胺神經(jīng)元會亮燈。這個藏在顱內(nèi)的‘多巴胺評委’，正是讓我們停不下零食的‘元兇’?！?span style="display:none">aTD即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
這一發(fā)現(xiàn)來自朱正剛近日發(fā)表于Science的一項(xiàng)研究，他是美國加州大學(xué)圣地亞哥分校博士后。審稿人對該研究的創(chuàng)新性和嚴(yán)謹(jǐn)性高度認(rèn)可，使得編輯部跳過二審環(huán)節(jié)直接接收文章，這在頂刊評審中較為罕見。
這位90后科學(xué)家日前在接受《中國科學(xué)報(bào)》專訪時表示，多巴胺是大腦“美食誘惑”背后的神經(jīng)密碼。此前他用光遺傳學(xué)“遙控”小鼠神經(jīng)元時，發(fā)現(xiàn)大腦中存在一套令人驚嘆的神經(jīng)機(jī)制，它掌管著我們對美食的欲望。而多巴胺在其中扮演的角色，遠(yuǎn)比我們想象的復(fù)雜。
朱正剛
1 為何總對奶茶說再來一口？
朱正剛對動機(jī)行為的研究興趣始于一群躁動的小鼠。彼時，他還在浙江大學(xué)攻讀博士，是中國科學(xué)院院士段樹民團(tuán)隊(duì)成員，研究重點(diǎn)是“大腦如何控制動物的本能行為”。
該團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)率先引入光遺傳學(xué)等神經(jīng)環(huán)路精準(zhǔn)解析技術(shù)。在段樹民的指導(dǎo)下，朱正剛和團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)小鼠大腦中的無名質(zhì)神經(jīng)元可以一鍵切換動物的社交狀態(tài)——激活細(xì)胞，溫順的小鼠瞬間暴躁；抑制它們，“暴脾氣”又恢復(fù)平靜。這個發(fā)現(xiàn)讓他著迷：大腦中竟藏著如此精準(zhǔn)控制動機(jī)行為的開關(guān)？
帶著對大腦奧秘的好奇，朱正剛遠(yuǎn)赴加州大學(xué)圣地亞哥分校，繼續(xù)研究動機(jī)行為的生物學(xué)基礎(chǔ)。其中一個方向就是試圖理解我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ械囊蓡枴獮槭裁疵朗匙屓送２幌聛恚?span style="display:none">aTD即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
身邊朋友捧著奶茶感嘆“明明飽了卻還想喝”；超市貨架上高糖高脂的零食讓人欲罷不能。這讓他聯(lián)想到一個更深層的問題：“面對不健康的美味食物，為什么大腦依然會瘋狂‘獎勵’自己？”
這個疑問將他引向“享樂型進(jìn)食”（指出于進(jìn)食的愉悅體驗(yàn)和食物的美味，而非生理能量需求而驅(qū)動的攝食行為）的核心戰(zhàn)場——研究大腦如何為快感編織神經(jīng)密碼，并如何調(diào)控這一獎賞行為？食品工業(yè)制造的“超級美味”仿佛一場針對大腦的精準(zhǔn)狙擊，而背后的神經(jīng)機(jī)制卻如同黑箱，此前很少為世人所知。
理解該問題的契機(jī)，出現(xiàn)在朱正剛所在的Sternson實(shí)驗(yàn)室。他們通過設(shè)計(jì)精妙的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了動物饑餓或口渴時，信號會匯聚到大腦中一個神秘區(qū)域——藍(lán)斑周圍區(qū)。這讓他靈光一閃：這里會不會是控制“吃”的總開關(guān)？
然而，抑制該區(qū)域的神經(jīng)元，結(jié)果令人驚訝：小鼠對美食的享用不降反升，吃得更多更久！
如此精妙的系統(tǒng)是如何讓動物持續(xù)享用美食呢？
朱正剛和團(tuán)隊(duì)通過大腦細(xì)胞特異性環(huán)路操控和光遺傳學(xué)鈣信號檢測，發(fā)現(xiàn)這條神經(jīng)通路通過一種雙剎車系統(tǒng)的方式興奮大腦的獎賞中心腦區(qū)。這里的多巴胺細(xì)胞會進(jìn)一步幫助大腦在享用美食時不斷向大腦的獎賞執(zhí)行中樞分泌多巴胺?！斑@條環(huán)路就像大腦的一座‘樂享進(jìn)食’的高速加油站”。
原來，這片腦區(qū)竟是一個“剎車系統(tǒng)”——食物越美味，剎車踩得越緊，讓人不至于不停地吃；而一旦松開這個剎車系統(tǒng)，食欲便如脫韁野馬。
人們常說多巴胺是“快樂分子”，但朱正剛發(fā)現(xiàn)，它的作用遠(yuǎn)比想象中復(fù)雜——當(dāng)你看到菜單時，多巴胺在預(yù)測美味；當(dāng)?shù)谝豢诘案庥|碰舌尖時，它又在強(qiáng)化享樂。這就像一場精心設(shè)計(jì)的“雙重誘惑”——大腦既為看到菜單上的食物歡呼，也沉迷于對美味的享用。
這項(xiàng)研究為理解大腦如何為快感編織神經(jīng)密碼提供了新的視角，并可能為肥胖癥的發(fā)生機(jī)制和治療提供新思路。
朱正剛在波士頓街頭
2 科研的魔力在于“意外”
“兩次實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果使我們的初步猜想被‘啪啪打臉’，是我們這項(xiàng)研究有趣且重要的插曲?！敝煺齽偙硎尽?span style="display:none">aTD即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
朱正剛以“全糖奶茶”和“半糖奶茶”作比。在實(shí)驗(yàn)中，小鼠被賦予人類般的美食選擇權(quán)。用一杯“全糖奶茶”（高濃度糖水）和一杯“半糖奶茶”做測試，其多巴胺神經(jīng)元的反應(yīng)令人意外：當(dāng)小鼠首次嘗到半糖奶茶，神經(jīng)元活躍度飆升至5分；第二次提供全糖奶茶時，活躍度飆升至10分。但若交替提供兩種奶茶，神經(jīng)元在喝半糖時，竟出現(xiàn)“負(fù)活躍”——大腦仿佛在抱怨“這杯不夠甜”。
“傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為多巴胺像‘快樂分子’或‘信號預(yù)測分子’，但我們發(fā)現(xiàn)它也是一個‘美味計(jì)算器’。”朱正剛解釋，大腦不僅記錄當(dāng)下的美味，還會與記憶中的最佳體驗(yàn)對比。這種“享樂對比效應(yīng)”揭示了為何體驗(yàn)過米其林大餐后，家常菜變得索然無味，也解釋了減肥者反復(fù)陷入“暴食-節(jié)食”循環(huán)的神經(jīng)機(jī)制。
有意思的是，當(dāng)小鼠喝半糖奶茶時，人為刺激神經(jīng)元至全糖水平的活躍度，它們的進(jìn)食時間竟與喝全糖時無異。“這說明，多巴胺不僅反映美味程度，還能直接‘偽造’快感?！敝煺齽傉f。
另一重意外，來自對一款網(wǎng)紅減肥藥的研究。當(dāng)團(tuán)隊(duì)按預(yù)期梯度增加藥物濃度時，小鼠神經(jīng)元竟上演“反抗記”：低劑量時多巴胺活動受抑、食量下降；劑量翻倍后，神經(jīng)元卻強(qiáng)勢反彈，進(jìn)食量逼近基線。
“食欲就像一個彈簧，藥物會擠壓這個彈簧，但彈簧被壓到靠近臨界點(diǎn)時反彈的可能就越大?！眻F(tuán)隊(duì)聯(lián)系發(fā)明這個藥物的公司得知，人類臨床試驗(yàn)中也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。藥物初期效果顯著，但后期對甜食的渴望導(dǎo)致食欲反彈。
“這也是該網(wǎng)紅藥的神奇之處。藥物并不會完全壓制對美味的享用，但也因?yàn)檫@個原因，消除了抑制自然獎賞帶來的潛在副作用，使之成為當(dāng)前現(xiàn)象級的神藥?！敝煺齽傔M(jìn)一步指出，因?yàn)樵撍幬镏荒軙簳r抑制多巴胺細(xì)胞，讓團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)靶向抑制神經(jīng)環(huán)路可以繼續(xù)降低食欲，為開發(fā)“靶向神經(jīng)環(huán)路”的新型減肥療法提供了新的思路。
科研的魔力在于意外?！懊恳淮我馔舛荚谔嵝盐覀?，大腦的獎賞系統(tǒng)遠(yuǎn)比想象中復(fù)雜?！彼f。
朱正剛（右）與諾獎得主Erwin Neher教授在一起
3 大腦如何搭建“欲望階梯”？
這項(xiàng)研究的推進(jìn)，始終與外部環(huán)境的變化緊密交織。2020年，朱正剛獲得霍華德·休斯研究所博士后職位，但因全球疫情暴發(fā)，赴美行程被迫延遲9個月。2021年底，實(shí)驗(yàn)室從弗吉尼亞搬遷至加州大學(xué)圣地亞哥分校，設(shè)備重建耗時超過一年。
實(shí)驗(yàn)室搬遷期間，朱正剛的孩子剛出生。那段日子里，他的日常被清晰切割成兩半：白天，在實(shí)驗(yàn)室中忙碌地組裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備；晚上，回到家中悉心照料新生兒。在此期間，關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)因?qū)嶒?yàn)室審批問題停滯，朱正剛不得不轉(zhuǎn)向其他的研究。
在他眼中，挑戰(zhàn)與機(jī)遇本就是一體兩面?！氨黄劝聪聲和ｆI，其實(shí)也是個機(jī)會——可以讓我們深入審視已有發(fā)現(xiàn)，也可以思考平常不太熟悉的方向。我們對大腦的了解還是太少了，那個時候的暫停讓我有機(jī)會對很多想法做了更多探索?！彼貞浀?。
從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集到論文撰寫，朱正剛完成了大部分工作，但他仍強(qiáng)調(diào)這項(xiàng)研究的集體屬性。“正因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的搬遷和重建，讓我更加意識到，科學(xué)不是一蹴而就，實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)早年關(guān)于大腦饑餓系統(tǒng)和藍(lán)斑周圍區(qū)的發(fā)現(xiàn)是重要基石，能夠在重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)上繼續(xù)探索邊界，是幸運(yùn)又幸福的事情?！?span style="display:none">aTD即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
基于前期扎實(shí)的工作基礎(chǔ)，論文在2024年9月投稿給Science后獲得審稿人高度評價，認(rèn)為其“拓寬了多巴胺的功能邊界”。并且，編輯部跳過二審環(huán)節(jié)直接接收了文章，這在頂刊評審中較為罕見。
朱正剛告訴《中國科學(xué)報(bào)》，他感興趣的研究不止于“吃”。他把研究框架對標(biāo)馬斯洛需求理論：食物、安全、社交……每層需求都對應(yīng)一套神經(jīng)編碼機(jī)制。
如今，他正探索“社交動機(jī)”如何與生理動機(jī)聯(lián)動?！叭绾慰茖W(xué)減肥但不至于抑郁？如何增加孤獨(dú)癥群體的社交但不至于暴飲暴食？答案可能藏在獎賞系統(tǒng)的精細(xì)平衡中?！彼f。
在朱正剛看來，神經(jīng)科學(xué)的終極目標(biāo)不是“控制大腦”，而是理解人類如何被欲望驅(qū)動，又如何超越欲望。未來，他計(jì)劃將應(yīng)用與理解智能結(jié)合，繪制更精細(xì)的“動機(jī)行為地圖”。
“光小鼠大腦就有五千種神經(jīng)元，我們目前可能才找到幾十個‘開關(guān)’。每發(fā)現(xiàn)一個，就離理解‘如何更幸福地活’更進(jìn)一步。”他說。
相關(guān)論文鏈接：https://doi.org/10.1126/science.adt0773
文中圖片均為受訪者提供
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