一个多世纪前,在俄罗斯一间安静的实验室里,一位名叫伊万·巴甫洛夫的科学家摇响了铃铛——并永远地改变了科学。他那项著名的实验显示,狗听到铃声会流口水,并非因为铃铛好吃,而是因为它们期待之后会有食物。这一实验成为我们理解习得性行为的基石:线索、反应、奖励。
但如果不是所有动物都遵循这些简单规则呢?
想象一种不同的狗:听到铃声,它不仅流口水等待,还会扑向铃铛,用爪子拨弄它,舔它,甚至啃咬它。它并非困惑,也不是想吃金属。它在做更复杂的事情——在情感和神经层面都更为深刻的事情。这些不仅仅是反应,而是由大脑如何评估线索所塑造的选择——或许,也是成瘾、冲动和精神疾病悄然扎根的方式。
“想要”的科学
在匹兹堡大学的萨拉·莫里森实验室,科学家们正通过研究大鼠来探索大脑的奥秘——不是因为大鼠简单,而是因为它们的大脑和我们的一样,充满了意外。莫里森是神经科学系的研究助理教授,她一直在探索一个颠覆传统学习模型的问题:是否并非所有基于线索的学习都由相同的大脑化学机制驱动?
莫里森研究中的大鼠接受训练,一个光或声音的线索预示着糖奖励即将到来。随着时间的推移,大鼠学会了这种关联。但有趣的事情发生了。一些被称为“线索追踪者”的大鼠对线索本身变得痴迷。灯光亮起的瞬间,它们就冲过去,用爪子拨弄、舔舐,紧盯线索——仿佛线索本身就是奖励。而另一些被称为“目标追踪者”的大鼠则忽略线索,直接前往糖将要出现的地方,仅将信号视为达到目的的手段。
这两种大鼠不仅行为不同,它们的大脑学习方式也不同。
两类学习者的故事
直到最近,科学家还认为所有线索-奖励学习都涉及多巴胺——大脑中负责愉悦、欲望和强化的化学信使。其思路很简单:当我们获得好东西时,多巴胺水平激增,帮助大脑记住如何再次获得它。
但莫里森实验室的研究表明,这只是故事的一半。
利用一种开创性的技术——光遗传学,研究团队对老鼠进行了基因改造,使其能够控制腹侧被盖区(一个已知驱动动机的脑区)的多巴胺神经元活动。通过光,研究人员可以像拨动开关一样精确地开启或关闭多巴胺释放。
当研究人员在糖奖励给出的那一刻关闭多巴胺神经元时,一个令人惊讶的事情发生了:大鼠不再成为“线索追踪者”。它们不再冲向线索,仿佛线索的“魔力”消失了。但“目标追踪者”呢?它们的学习丝毫不受影响,即使奖励时刻缺乏多巴胺。
这一结果彻底打破了“一刀切”的学习模型。
它揭示了两种完全不同的系统在工作:一种依赖多巴胺,情感上“粘性”强;另一种更为理性、超脱。一种痴迷于象征符号,另一种专注于实际奖励。如果大鼠中存在这种差异,那么人类中很可能也存在。
线索的力量
对于“线索追踪者”来说,线索不仅仅是一个信号——它本身变得令人渴望。铃铛不再只是铃铛,它是愉悦的象征,大脑开始渴求它,仿佛它就是糖粒本身。
这一区别在实验室大鼠和糖之外具有深远影响。
它反映了研究人员在人类行为中看到的现象,尤其是在成瘾中。想想试图戒烟的人。他们渴望的不仅仅是尼古丁,还有打火机的声音、香烟的触感、仪式本身。那些环境线索,一旦与药物配对,本身就变得强大。即使在没有药物时,它们也能引发欲望,把人拉回他们试图打破的模式中。
莫里森的研究有助于解释原因。
“线索追踪”行为根植于多巴胺参与的线索价值评估,非常持久,即使奖励被移除。在实验室中,学会了线索追踪的大鼠在糖消失后很长一段时间内仍对线索有反应。即使奖励被替换为不受欢迎的东西,它们的行为也几乎没有改变。这就像追逐一个幽灵——即使线索曾承诺的奖励不再出现,它仍然拥有力量。
而“目标追踪者”则能调整。没有奖励,线索就失去了吸引力,它们继续前行。
多巴胺的刻度
在实验的另一阶段,莫里森的团队更进一步。他们没有关闭多巴胺,而是将其调高。当大鼠在糖奖励出现时获得额外多巴胺,研究人员预期它们会更快地成为“线索追踪者”。但奇怪的是,这并没有发生。
额外的多巴胺没有加速学习,反而似乎提高了“门槛”。当研究人员停止给予额外多巴胺时,大鼠的反应就好像有什么东西被拿走了——尽管其他一切都没有改变。它们暂时停止了线索追踪,然后慢慢重新开始,仿佛在重新校准预期。
这种反应以惊人的方式映射了人类体验。
想象一个习惯于因每一次小成就而受表扬的青少年。当表扬停止时,即使是正常的奖励也感觉打了折扣。或者一个习惯于毒品强烈快感的人,生活中普通的快乐变得平淡。大脑已将其奖励系统调整到了一个新的基准线。曾经足够的东西,不再能满足。
莫里森精辟地总结道:“我们都从各种不同的奖励中同样地学习。我们的大脑一定有某种方式,将奖励按适当的学习率进行‘缩放’。”
她的话触及了一个根本问题:我们的大脑不仅学习奖励存在与否,还学习奖励有多重要。有时,这种“缩放”过程会使人们容易陷入痴迷、强迫和复发的境地。
对心理健康的启示
“线索追踪”不仅仅是一种有趣的行为——它可能是一个标志,甚至是一个预警。莫里森的研究将其与冲动、冒险和复发联系起来,这些特征常见于成瘾、赌博障碍和其他精神疾病患者中。
因为“线索追踪者”固着于线索,他们可能更难摆脱有害的关联。这些线索仍然具有“粘性”,充满情感色彩,难以忽视。
在治疗中,识别某人是否为“线索追踪者”或许有朝一日能帮助实现个性化治疗。这些人可能需要不同的策略——更侧重于打破线索关联,或在康复期间开发下调多巴胺影响的方法。
这项科学尚处于早期阶段,但潜力巨大。理解大脑如何学习——不仅仅是它们学习什么——可能重塑我们治疗物质使用障碍、焦虑等多种疾病的方式。
舔铃铛:映照我们自身的隐喻
那么,我们如何看待那些舔铃铛的老鼠?
它们提醒我们,学习并不总是合乎逻辑。有时我们渴望象征符号更甚于实质本身。我们的大脑天生寻求模式,即使这些模式会误导我们。
我们生活在一个充满线索的世界里:发光的屏幕、手机的震动、广告、社交媒体点赞。每一个都像铃铛,每一个都承诺奖励、地位、联结、愉悦。就像莫里森实验室里的老鼠,我们有时也会追逐铃铛而非奖励——痴迷于象征,沉迷于闪烁,被线索分心。
但如果我们理解这背后的原因——如果我们能识别出选择之下的化学暗流——或许就能找到掌控的方法。停止舔铃铛,重新清晰思考。
科学的魅力不仅在于发现,更在于反思。每一次对大鼠的实验,都为我们自己照出了一面镜子。
参考原文: Ethan W. Herring et al, Modulation of Dopamine Neurons Alters Behavior and Event Encoding in the Nucleus Accumbens during Pavlovian Conditioning, The Journal of Neuroscience (2025). DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0061-25.2025.