通过尖端的脑工程揭示大脑中的多巴胺生理学

□DGIST(李坤宇校长)脑科学系李光教授和他的团队发现了大脑神经信号和纹状体多巴胺信号之间的新相关性。人脑需要在不到一秒的短时间内快速处理神经信号。众所周知，多巴胺对脑神经信号的影响是最强的，但研究小组最新开发的“基于光学神经芯片的多脑信号监测技术”表明，生理范围内多巴胺信号的变化不会影响脑神经信号的处理。 

□多巴胺是一种化学神经调节剂，在学习、运动、动机和决策中起重要作用。它与许多疾病有关，包括帕金森氏症、成瘾和抑郁症。为了分析多巴胺信号与脑神经信号处理和相关疾病的相关性，DGIST李光教授和他的团队与加州大学洛杉矶分校的Masmanidis教授团队开发了“基于光学神经芯片的多脑信号监测技术”。该技术可以同时记录脑神经电信号和化学信号，并证实人工操纵纹状体中的多巴胺信号诱导神经元的动作电位变化[1]。这些发现通过机器学习得到了验证。 

□研究小组利用光遗传学技术，在控制多巴胺神经元活动的同时，观察“腹侧纹状体”中的多巴胺和神经活动。首先，在大脑神经信号处理过程中不释放多巴胺时，神经元的活动未发现异常，当多巴胺在正常生理范围内释放时(例如在进食过程中)，神经元的活动仅观察到微小或不一致的变化。然而，当人工释放多巴胺超过正常生理范围的五倍时，观察到对大脑神经信号处理的显著影响。这表明，与目前的理论相反，在大脑中某些神经信号传导过程中，其他因素可能比多巴胺信号更重要。 

□“这项研究首次证明，来自食物奖励的多巴胺信号在快速形成纹状体的神经活动中起着次要作用。这表明，在亚秒的时间尺度上，纹状体的神经活动可能受到其他外部神经输入的影响，而不是多巴胺。”“我们将进行后续研究，阐明多巴胺与时间的复杂生理关系，包括它的长期贡献。” 

□该研究结果于7月在线发表在《自然神经科学》杂志上。