概括：几十年来，神经科学家一直在努力解释一种化学物质——多巴胺——如何同时管理两项截然不同的任务：加强基于奖励的学习和激发身体运动。一项新的研究终于揭示了这个“转变”。

通过研究老鼠在执行决策任务时的大脑活动，研究人员发现第二种神经递质乙酰胆碱的计时起着看门人的作用。当多巴胺释放而乙酰胆碱水平下降时，大脑就会专注于学习。然而，如果多巴胺与乙酰胆碱的爆发同时发生，就会引发运动活力。这种相互作用发生在大约几十毫秒的时间内——实际上是眨眼的时间——并且可以为治疗帕金森氏症、精神分裂症和抑郁症提供新的地图。

主要事实

• “拉锯”动态：这两种化学物质之间的关系就像跷跷板一样。当多巴胺升高而乙酰胆碱下降时，学习就会得到促进；当两者一起上升时，运动就会得到促进。
• 精确计时：“学习行为”和“执行动作”之间的差异仅由几十毫秒的窗口决定。
• 双重角色协调：这一发现解决了多巴胺研究中的“单一最大问题”——同一种化学物质如何负责奖励的认知过程和运动控制的物理过程。
• 临床意义：帕金森氏症（运动控制丧失）和精神分裂症（学习/感知改变）等疾病可能源于这种特定时间机制的崩溃。

来源：纽约大学

科学家们长期以来一直在研究多巴胺（一种大脑中有助于控制学习和运动的化学物质）的作用，以便更好地了解帕金森病、精神分裂症和抑郁症，这些疾病在一定程度上是由多巴胺活动的破坏或改变引起的。

在对实验室老鼠的一项研究中，纽约大学神经科学家发现了多巴胺功能的新动态：两种神经递质（多巴胺和乙酰胆碱）相互作用的时间决定了多巴胺是否能有效指导学习或有效运动。

纽约大学神经科学中心教授、该研究的资深作者 Christine Constantinople 表示：“这项研究解决了多巴胺领域的一个最大问题，即如何协调其在学习和运动控制中的双重作用。”自然神经科学.

“多巴胺既可以通过强化导致奖励结果的行为来帮助学习，也可以激发即将到来的运动——这取决于乙酰胆碱的释放时间。

“我们的研究表明，无论从多巴胺中学到什么，或多巴胺是否促进运动活力，都取决于乙酰胆碱释放的时间——大约几十毫秒或眨眼之间的差异。”

众所周知，多巴胺有助于学习和控制运动。通过学习，多巴胺通过促进突触可塑性（大脑为了学习而改变的能力）来强化过去有益的行为。

值得注意的是，某些运动障碍，例如帕金森病，是由于某些多巴胺神经元的丧失造成的，尽管导致这种痛苦的具体原因尚不清楚。因此，科学家面临的一个主要挑战是更好地了解单一神经递质多巴胺如何支持基于奖励的学习和运动控制。

在自然神经科学在这项工作中，研究人员试图通过关注多巴胺和另一种有助于肌肉收缩、记忆和学习的神经递质乙酰胆碱来更好地阐明这种动态。

他们对实验室老鼠的研究同时测量了多巴胺和乙酰胆碱，同时动物执行了一项涉及学习和移动的决策任务：在了解声音提示的重要性（指示水的数量和位置）后寻找奖励（水源）。

科学家们假设，不同的乙酰胆碱-多巴胺相互作用会促进学习（未来水奖励的数量）或有目的的运动。

结果表明，乙酰胆碱释放的时间决定了多巴胺是否促进学习（即预测未来行为并改变神经动力学）或运动（即先于并预测运动的性质）。在许多情况下，时间差异仅为数十毫秒。

科学家们表示，这个过程类似于跷跷板的运动。当多巴胺与乙酰胆碱释放减少同时发生时，它会促进学习；当它与乙酰胆碱的爆发（或乙酰胆碱释放的增加）同时发生时，它预示着即将到来的运动的活力。

君士坦丁堡指出：“当多巴胺和乙酰胆碱等神经元出现故障时，可能会导致帕金森病、精神分裂症和抑郁症。”

“因此，更好地了解它们协调行为不同方面的机制有望揭示这些疾病的新治疗靶点。”

该论文的其他作者包括纽约大学博士后 Hee Jae Jang 和 Carla Golden 以及 Royall McMahon Ward，后者当时是纽约大学的研究技术人员，现在是西北大学的博士生。

资金：这项工作得到了美国国立卫生研究院 (DP2MH126376、R01MH136272) 和阿尔弗雷德·P·斯隆研究奖学金的资助。

回答的关键问题：

“乙酰胆碱分解用于学习和运动的异质多巴胺信号” 作者：Hee Jae Jang、Royall McMahon Ward、Carla E. M. Golden 和 Christine M. Constantinople。自然神经科学

DOI:10.1038/s41593-026-02227-x