熒光標記的丘腦室旁核(PVT)(分離圖) 論文作者提供

人們無時無刻不在作選擇：今晚是看電視還是讀書，周末在家睡覺還是去健身房鍛煉，未來要讀什么專業、找什么工作、和什么樣的人談戀愛……不過這些選擇究竟是如何作出的，在科學研究上一直是個“謎”。

直到前不久，科研人員發現了大腦存在一個動態評估外界信息重要性的關鍵腦區——丘腦室旁核(PVT)，該腦區能夠在不同環境和生理狀態下評估事件的重要性，從而幫助我們作出恰當選擇。這一研究論文已于近日以長文形式發表于國際學術期刊《科學》(science)雜志。

該成果是由中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所研究員朱英杰與美國斯坦福大學生物系教授陳曉科合作發現的。朱英杰告訴記者，這一發現有望幫助人們“了解那些決定人生成敗的選擇究竟是如何作出的，開啟腦科學研究的又一重要領域，對普通人群和腦疾病患者的認知與治療均具有突破性意義”。

美國國家科學院院士、斯坦福大學終身教授羅伯特·馬倫卡對此評價道，這項重要研究發現了影響學習和記憶的重要神經機制，將引起腦認知和腦疾病研究領域的廣泛關注，并吸引更多研究者探索PVT這一重要腦區的功能。

食物和生命，哪個更重要？

為什么一個人會從海量信息中抽提出對他最重要的信息，并據此做出恰當反應?——按照朱英杰的說法，這是大腦信息處理面臨的一個基本問題。

此前，他曾以第一作者在國際頂級期刊《自然》雜志上發表另一項重要研究，首次發現大腦中存在可以用于戒除毒癮的全新神經通路。

此次成果正是針對同一腦區的再次突破。此前國際科學界普遍認為PVT調控負性情緒，朱英杰等科研人員針對同一腦區全面研究其基礎生理功能，通過實驗論證顛覆性提出PVT動態編碼事件重要性的概念。

這一發現是從小鼠實驗開始的。

如果有一塊香噴噴的奶酪擺在面前，無論哪只小老鼠，都會興致沖沖地奔向美味。但如果奶酪旁冒出一只面露兇相的貓呢，老鼠會作出怎樣的選擇?食物和生命，哪個更重要?以往，人們認為這種選擇理所當然。

科研人員首先訓練小鼠進行嗅覺巴浦洛夫條件性學習，將不同的氣味刺激跟獎賞——水，或者懲罰——吹氣或電擊偶聯起來，發現位于大腦中部的PVT神經元，能夠被重要的事件所激活，無論是獎賞還是懲罰性刺激都能激活PVT。

小鼠對氣味的反應也很有意思。

科研人員首次為小鼠呈現了小鼠不喜不厭的中性氣味，如果是第一次呈現該氣味，則能夠激活PVT;但是如果該氣味反復出現并且沒有伴隨任何后果時，PVT反應逐漸消失;當該氣味與獎賞或懲罰偶聯起來時，PVT又能被激活。

此外，PVT被激活的幅度也能反映刺激的強度。兩滴水的獎賞，比一滴水的獎賞能夠更好地激活PVT，強烈的懲罰——電擊，比微弱的懲罰——吹氣，能夠誘發更大的PVT反應。

陳曉科說，這是科學家第一次發現在丘腦中存在能反映外界刺激重要性的神經元。

生理和環境，哪個能改變選擇？

在此基礎上，朱英杰與團隊又進一步思考，應該如何深挖這種響應機制，它又會具有怎樣的意義?

朱英杰還記得，在完成實驗第一步之后，他一直在苦苦冥想，這種編碼信息重要性的神經細胞特性到底有什么意義。他不斷找同事進行頭腦風暴，后來與團隊“碰撞”出：可以通過改變內在生理狀態和外部環境，來進一步研究這一機制在面對內、外在環境變化后的動態響應——

不同的人在面臨同樣的信息時，對信息重要性的判斷不盡相同;即使是同一個人，在不同的環境中面臨同樣的信息時，對信息重要性的判斷也不是完全一樣的，甚至差別巨大。

當然，這種想法需要在實驗中得到驗證。實驗對象依然是小鼠。

當小老鼠饑腸轆轆時，食物對它來說就是非常重要的資源;但是當它酒足飯飽之后，食物的誘惑性就要大打折扣。朱英杰說，這說明小鼠的生理狀態影響著刺激的重要性。

不過，即使小鼠饑腸轆轆，食物就在眼前，但如果有只貓在食物旁邊，這時貓的顯著性——重要性，就要大于食物，小鼠就會壓制對食物的沖動首先躲避貓。這說明，外部環境的變化也影響著事件的重要性，

科研人員借助光纖成像記錄技術和單細胞電生理記錄技術，從不同角度設計實驗發現，同樣是用于獎賞的水，在又餓又渴的小鼠身上能夠誘發更大的PVT反應。

當小鼠處于較弱懲罰——吹氣的環境中，水的獎賞信息能夠誘發很大的PVT反應;但是如果切換到較強的懲罰——電擊環境中，同樣是水的獎賞信息，只能激發較小的PVT反應。

朱英杰說，這說明動物內在生理狀態和外部環境變化都能影響PVT對獎賞信息的反應，PVT神經元的活動程度確實體現了動物對信息重要性的不同判斷。這將幫助科學家分析那些影響人們作選擇的因素，有望使我們作出更好的選擇。

“七年之癢”，也是它在作怪？

此外，科研人員在研究中還發現了PVT腦區對于預期獎勵落空存在動態評估機制。也就是說，當小鼠每天到冰箱前，都能發現一塊奶酪時，它已經習慣了這種獎賞。但是，有一天當小鼠去到冰箱前卻沒有看到奶酪時，它的“心理失落感”會激活PVT。

然而，由于動物具有消退學習能力，即它如果習慣了冰箱前沒有奶酪，就會逐漸習慣于這種失落感而停止進行該行為。朱英杰說，就好比夫妻的“七年之癢”，如果一直習慣了對方的存在，PVT反應也會趨于平淡，這時，夫妻就可能過成了“家人”。

當然，一旦有外界環境的刺激，又可能會重新激活初戀時的“心跳感”。

科研人員同時發現，如果人為抑制小鼠PVT的活性，小鼠將減緩失落感，其消退學習的過程則會變得更慢。用上一個例子來講，就是夫妻雙方會一直保持對雙方的心動感，感情消退的過程會更慢。

近年來，腦科學研究正在從傳統的“讀腦”向“控腦”轉換。朱英杰等人的研究工作正是對PVT腦區的“讀”與“控”。

朱英杰告訴記者，未來將進一步研究，是否可以通過增強PVT活動來提高人們的注意力、增強人們的學習能力，這將為轉化應用打開一扇窗口。這一研究發現也可能會為未來類腦智能與人工智能技術的結合提供新的研究思路。

在大數據時代，如何從海量信息中尋找重要的有效信息?在1萬張人臉中，如何通過一個生物學特征快速準確識別出你想要找的那個人?這些，除了信息技術，還都需要尋找到其背后的生物學原理。

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