获得并保持动力的神经科学(EPFL)

EPFL和爱丁堡大学的神经科学家发现，动力的程度和保持这种动力的耐力取决于大脑伏隔核中神经递质谷氨酰胺和谷氨酸的比例。

毫无疑问，动机是生活中最艰难但也是最重要的因素之一。这是成功与失败、设定目标与漫无目的、幸福与不幸之间的区别。然而，为什么很难获得动力-或者即使我们这样做了，也很难保持这种动力呢？

这是由EPFL的卡门·桑迪教授和爱丁堡大学的Gedi Luksys博士领导的科学家们试图回答的问题。研究人员放弃了之前的知识，这些知识告诉他们两件事：第一，人们从事动机行为的能力有很大差异，像冷漠这样的动机问题在神经退行性疾病和精神障碍中很常见。第二，瞄准大脑中一个叫做“伏隔核”的区域。

伏隔核位于大脑底部附近，一直是许多研究的主题。原因是它很快被发现是厌恶、奖励、强化和激励等功能的主要参与者。

为了测试和量化动机，EPFL团队设计了一项被称为“货币激励小组任务”的任务。这个想法是，参与者以不断增加的-和可衡量的-努力来完成一项任务，并获得与他们的努力相对应的报酬金额。从根本上说，做得更多，报酬也更高。

在这项研究中，43名男性被扫描，用一种名为“质子磁共振波谱”(1H-MRS)的复杂脑成像技术测量他们大脑伏隔核中的代谢物。这可以专门测量大脑中神经化学物质的丰度，如神经递质和代谢物。正因为如此，1H-MRS甚至在临床环境中也被用来确定神经疾病。

随后，每个参与者被要求将测量力量的设备-测功器-挤压到给定的收缩水平，以赚取0.2、0.5或1瑞士法郎。这一过程重复了120次连续试验，这使得任务中的表现相当苛刻。

手握力施力任务图解。在实验中，参与者首先被要求以他们最大的力量或能力挤压手柄。然后，在任务执行期间，在每个试验中，他们必须将其挤压到其最大自愿收缩的50%的力量阈值，并在该力量中再保持3秒，以赚取归因于每个试验的特定货币激励。该任务包括80个连续试验。赞助商：若昂·罗德里格斯(EPFL)

实验的想法是，不同的金额将促使参与者决定是否要投入精力，并在每次试验中相应地执行任务。科学家们还在隔离和群体条件下进行了实验，以调查竞争对表现的影响。

一旦他们收集了行为数据，研究人员通过一个计算模型对其进行处理，该模型估计了关于效用、努力和性能函数应该测量的最合适的参数。这使得他们能够询问特定的神经递质水平是否能预测特定的动机功能。

分析表明，表现的关键--进而是动机--在于伏隔核中两种神经递质的比例：谷氨酰胺和谷氨酸。具体地说，谷氨酰胺与谷氨酸的比例与我们维持长期表现的能力有关，也就是研究人员所说的“耐力”。

另一项发现是，竞争似乎从任务一开始就能提高绩效。伏隔核中谷氨酰胺/谷氨酸比率较低的个体尤其如此。

“这些发现为动机神经科学领域提供了新的见解，”卡门·桑迪说。“他们表明，谷氨酰胺和谷氨酸之间的平衡可以帮助预测激励表现的特定计算成分。”我们的方法和数据还可以帮助我们开发治疗策略，包括营养干预，通过瞄准新陈代谢来解决努力投入不足的问题。“。

卡门·桑迪教授的实验室是位于生命科学学院的EPFL大脑思维研究所的一部分。

参考文献：Alina Strasser，Geminas Luksys，Lijing Xin，Mathias Pessiglione，Rolf Gruetter，Carmen Sandi。伏隔核中谷氨酰胺/谷氨酸的比率可以预测人类基于努力的动机表现。神经精神药理学，2020年8月13日。电话：10.1038/s41386.0207606