实时跟踪5-羟色胺和多巴胺为大脑打开了新的窗口

多巴胺和5-羟色胺是一种大脑化学物质，与包括帕金森氏症和抑郁症在内的一系列神经疾病有关，因此了解它们是如何发挥作用的，可能是开发更有效的治疗这些疾病的关键。一种新的工具提供了前所未有的对这些神经递质作用的观察，使科学家能够第一次监测它们的实时活动。

长期以来，多巴胺和5-羟色胺都与大脑处理奖励的能力有关，但最近，科学家们正将注意力转向它们如何在人体内发挥更广泛的作用。这包括肠道中的血清素如何调节血糖，氯胺酮可以解决多低水平，以及脑深部刺激(DBS)如何促进帕金森患者的多巴胺产生。

最后一个例子是一个特别有希望的例子，因为帕金森氏症的特征是大脑中多巴胺产生的枯竭，这会导致对身体运动的失去控制。使用DBS，将细小的电线植入患者体内，将电流输送到大脑的特定区域，是解决震颤和运动减慢等症状以及多巴胺不足的一种方式。

五名患者被安排在维克森林浸信医疗中心接受DBS治疗，两名患者患有帕金森氏症，三名患者患有原发性震颤，这是一种神经系统的非自愿运动障碍。当神经外科医生植入电极阵列以提供DBS疗法时，另一个小组，包括弗吉尼亚理工大学的科学家，与他们一起将自己的碳纤维微电极插入大脑深处，该电极旨在检测和记录从神经元释放的血清素和多巴胺。

在患者仍然清醒的情况下，研究人员让他们进行一些决策练习，在这些练习中，他们必须决定一系列点消失后在屏幕上移动的方向。每个患者都执行了200到300次这项任务，并有时被要求表明他们对自己的答案有多有信心。

同时，在电极上施加低电压，以实时检测多巴胺和5-羟色胺的活性。科学家们称这种电化学方法为快速扫描循环伏安法，它使他们能够有史以来第一次记录多巴胺和血清素信号的亚秒级波动。

这项研究的资深作者、弗吉尼亚理工大学的P.里德·蒙塔古说：“全世界有大量的人在服用药物化合物来扰乱多巴胺和血清素传递系统，以改变他们的行为和心理健康。”“第一次，这些系统中的时时刻刻的活动被测量并确定与感知和认知能力有关。这些神经递质在与任何人预期的截然不同的时间和空间尺度上同时作用和整合活动。“。

该研究小组表示，与之前追踪这些神经递质的努力相比，这是一个巨大的进步，因为这些神经递质无法提供相同的频率和体积的测量。

科学家们能够从他们的实验中得出一些有用的见解。他们发现，当受试者对他们的答案更不确定时，血清素水平会上升，当他们更确定时，血清素水平会下降。多巴胺似乎随着受试者预期做出决定而血清素水平下降而增加，当两者都达到一定水平时，最终会做出选择。

这项研究阐明了这些神经化学物质在学习、大脑可塑性和我们如何感知环境中所起的作用，首席研究员岸田健二(Kenneth T.Kishida)说。我们现在有了更详细的洞察力，了解我们的大脑如何构建我们的感知，如何利用这些感知来做出决定，以及解释我们所做选择的后果。多巴胺和5-羟色胺似乎在所有这些过程中都起着关键作用。重要的是，这样的研究将帮助我们和其他科学家更好地理解药物或药物(如5-羟色胺再摄取抑制剂)如何影响认知、决策，以及如何影响抑郁症等精神疾病。