文|《中國科學報》記者 李思輝 實習生 郝麗
“就像品酒師對比年份佳釀，你的大腦也在默默給每一口奶茶‘打分’——只不過它的評分標準卻很奇妙：如果這次的甜度不及記憶中的‘巔峰時刻’，多巴胺神經(jīng)元會亮燈。這個藏在顱內(nèi)的‘多巴胺評委’，正是讓我們停不下零食的‘元兇’?！?span style="display:none">2Ck即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com
這一發(fā)現(xiàn)來自朱正剛近日發(fā)表于Science的一項研究，他是美國加州大學圣地亞哥分校博士后。審稿人對該研究的創(chuàng)新性和嚴謹性高度認可，使得編輯部跳過二審環(huán)節(jié)直接接收文章，這在頂刊評審中較為罕見。
這位90后科學家日前在接受《中國科學報》專訪時表示，多巴胺是大腦“美食誘惑”背后的神經(jīng)密碼。此前他用光遺傳學“遙控”小鼠神經(jīng)元時，發(fā)現(xiàn)大腦中存在一套令人驚嘆的神經(jīng)機制，它掌管著我們對美食的欲望。而多巴胺在其中扮演的角色，遠比我們想象的復雜。
朱正剛
1 為何總對奶茶說再來一口？
朱正剛對動機行為的研究興趣始于一群躁動的小鼠。彼時，他還在浙江大學攻讀博士，是中國科學院院士段樹民團隊成員，研究重點是“大腦如何控制動物的本能行為”。
該團隊在國內(nèi)率先引入光遺傳學等神經(jīng)環(huán)路精準解析技術。在段樹民的指導下，朱正剛和團隊發(fā)現(xiàn)小鼠大腦中的無名質(zhì)神經(jīng)元可以一鍵切換動物的社交狀態(tài)——激活細胞，溫順的小鼠瞬間暴躁；抑制它們，“暴脾氣”又恢復平靜。這個發(fā)現(xiàn)讓他著迷：大腦中竟藏著如此精準控制動機行為的開關？
帶著對大腦奧秘的好奇，朱正剛遠赴加州大學圣地亞哥分校，繼續(xù)研究動機行為的生物學基礎。其中一個方向就是試圖理解我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ械囊蓡枴獮槭裁疵朗匙屓送２幌聛恚?span style="display:none">2Ck即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com
身邊朋友捧著奶茶感嘆“明明飽了卻還想喝”；超市貨架上高糖高脂的零食讓人欲罷不能。這讓他聯(lián)想到一個更深層的問題：“面對不健康的美味食物，為什么大腦依然會瘋狂‘獎勵’自己？”
這個疑問將他引向“享樂型進食”（指出于進食的愉悅體驗和食物的美味，而非生理能量需求而驅(qū)動的攝食行為）的核心戰(zhàn)場——研究大腦如何為快感編織神經(jīng)密碼，并如何調(diào)控這一獎賞行為？食品工業(yè)制造的“超級美味”仿佛一場針對大腦的精準狙擊，而背后的神經(jīng)機制卻如同黑箱，此前很少為世人所知。
理解該問題的契機，出現(xiàn)在朱正剛所在的Sternson實驗室。他們通過設計精妙的實驗，發(fā)現(xiàn)了動物饑餓或口渴時，信號會匯聚到大腦中一個神秘區(qū)域——藍斑周圍區(qū)。這讓他靈光一閃：這里會不會是控制“吃”的總開關？
然而，抑制該區(qū)域的神經(jīng)元，結果令人驚訝：小鼠對美食的享用不降反升，吃得更多更久！
如此精妙的系統(tǒng)是如何讓動物持續(xù)享用美食呢？
朱正剛和團隊通過大腦細胞特異性環(huán)路操控和光遺傳學鈣信號檢測，發(fā)現(xiàn)這條神經(jīng)通路通過一種雙剎車系統(tǒng)的方式興奮大腦的獎賞中心腦區(qū)。這里的多巴胺細胞會進一步幫助大腦在享用美食時不斷向大腦的獎賞執(zhí)行中樞分泌多巴胺?！斑@條環(huán)路就像大腦的一座‘樂享進食’的高速加油站”。
原來，這片腦區(qū)竟是一個“剎車系統(tǒng)”——食物越美味，剎車踩得越緊，讓人不至于不停地吃；而一旦松開這個剎車系統(tǒng)，食欲便如脫韁野馬。
人們常說多巴胺是“快樂分子”，但朱正剛發(fā)現(xiàn)，它的作用遠比想象中復雜——當你看到菜單時，多巴胺在預測美味；當?shù)谝豢诘案庥|碰舌尖時，它又在強化享樂。這就像一場精心設計的“雙重誘惑”——大腦既為看到菜單上的食物歡呼，也沉迷于對美味的享用。
這項研究為理解大腦如何為快感編織神經(jīng)密碼提供了新的視角，并可能為肥胖癥的發(fā)生機制和治療提供新思路。
朱正剛在波士頓街頭
2 科研的魔力在于“意外”
“兩次實驗室的結果使我們的初步猜想被‘啪啪打臉’，是我們這項研究有趣且重要的插曲。”朱正剛表示。
朱正剛以“全糖奶茶”和“半糖奶茶”作比。在實驗中，小鼠被賦予人類般的美食選擇權。用一杯“全糖奶茶”（高濃度糖水）和一杯“半糖奶茶”做測試，其多巴胺神經(jīng)元的反應令人意外：當小鼠首次嘗到半糖奶茶，神經(jīng)元活躍度飆升至5分；第二次提供全糖奶茶時，活躍度飆升至10分。但若交替提供兩種奶茶，神經(jīng)元在喝半糖時，竟出現(xiàn)“負活躍”——大腦仿佛在抱怨“這杯不夠甜”。
“傳統(tǒng)觀點認為多巴胺像‘快樂分子’或‘信號預測分子’，但我們發(fā)現(xiàn)它也是一個‘美味計算器’。”朱正剛解釋，大腦不僅記錄當下的美味，還會與記憶中的最佳體驗對比。這種“享樂對比效應”揭示了為何體驗過米其林大餐后，家常菜變得索然無味，也解釋了減肥者反復陷入“暴食-節(jié)食”循環(huán)的神經(jīng)機制。
有意思的是，當小鼠喝半糖奶茶時，人為刺激神經(jīng)元至全糖水平的活躍度，它們的進食時間竟與喝全糖時無異。“這說明，多巴胺不僅反映美味程度，還能直接‘偽造’快感。”朱正剛說。
另一重意外，來自對一款網(wǎng)紅減肥藥的研究。當團隊按預期梯度增加藥物濃度時，小鼠神經(jīng)元竟上演“反抗記”：低劑量時多巴胺活動受抑、食量下降；劑量翻倍后，神經(jīng)元卻強勢反彈，進食量逼近基線。
“食欲就像一個彈簧，藥物會擠壓這個彈簧，但彈簧被壓到靠近臨界點時反彈的可能就越大?！眻F隊聯(lián)系發(fā)明這個藥物的公司得知，人類臨床試驗中也出現(xiàn)類似現(xiàn)象。藥物初期效果顯著，但后期對甜食的渴望導致食欲反彈。
“這也是該網(wǎng)紅藥的神奇之處。藥物并不會完全壓制對美味的享用，但也因為這個原因，消除了抑制自然獎賞帶來的潛在副作用，使之成為當前現(xiàn)象級的神藥?！敝煺齽傔M一步指出，因為該藥物只能暫時抑制多巴胺細胞，讓團隊進一步發(fā)現(xiàn)靶向抑制神經(jīng)環(huán)路可以繼續(xù)降低食欲，為開發(fā)“靶向神經(jīng)環(huán)路”的新型減肥療法提供了新的思路。
科研的魔力在于意外?！懊恳淮我馔舛荚谔嵝盐覀?，大腦的獎賞系統(tǒng)遠比想象中復雜?！彼f。
朱正剛（右）與諾獎得主Erwin Neher教授在一起
3 大腦如何搭建“欲望階梯”？
這項研究的推進，始終與外部環(huán)境的變化緊密交織。2020年，朱正剛獲得霍華德·休斯研究所博士后職位，但因全球疫情暴發(fā)，赴美行程被迫延遲9個月。2021年底，實驗室從弗吉尼亞搬遷至加州大學圣地亞哥分校，設備重建耗時超過一年。
實驗室搬遷期間，朱正剛的孩子剛出生。那段日子里，他的日常被清晰切割成兩半：白天，在實驗室中忙碌地組裝實驗設備；晚上，回到家中悉心照料新生兒。在此期間，關鍵實驗因?qū)嶒炇覍徟鷨栴}停滯，朱正剛不得不轉(zhuǎn)向其他的研究。
在他眼中，挑戰(zhàn)與機遇本就是一體兩面?！氨黄劝聪聲和ｆI，其實也是個機會——可以讓我們深入審視已有發(fā)現(xiàn)，也可以思考平常不太熟悉的方向。我們對大腦的了解還是太少了，那個時候的暫停讓我有機會對很多想法做了更多探索?！彼貞浀馈?span style="display:none">2Ck即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com
從實驗設計、數(shù)據(jù)采集到論文撰寫，朱正剛完成了大部分工作，但他仍強調(diào)這項研究的集體屬性?！罢驗閷嶒炇业陌徇w和重建，讓我更加意識到，科學不是一蹴而就，實驗室團隊早年關于大腦饑餓系統(tǒng)和藍斑周圍區(qū)的發(fā)現(xiàn)是重要基石，能夠在重要的科學發(fā)現(xiàn)上繼續(xù)探索邊界，是幸運又幸福的事情?！?span style="display:none">2Ck即熱新聞——關注每天科技社會生活新變化gihot.com
基于前期扎實的工作基礎，論文在2024年9月投稿給Science后獲得審稿人高度評價，認為其“拓寬了多巴胺的功能邊界”。并且，編輯部跳過二審環(huán)節(jié)直接接收了文章，這在頂刊評審中較為罕見。
朱正剛告訴《中國科學報》，他感興趣的研究不止于“吃”。他把研究框架對標馬斯洛需求理論：食物、安全、社交……每層需求都對應一套神經(jīng)編碼機制。
如今，他正探索“社交動機”如何與生理動機聯(lián)動?！叭绾慰茖W減肥但不至于抑郁？如何增加孤獨癥群體的社交但不至于暴飲暴食？答案可能藏在獎賞系統(tǒng)的精細平衡中?！彼f。
在朱正剛看來，神經(jīng)科學的終極目標不是“控制大腦”，而是理解人類如何被欲望驅(qū)動，又如何超越欲望。未來，他計劃將應用與理解智能結合，繪制更精細的“動機行為地圖”。
“光小鼠大腦就有五千種神經(jīng)元，我們目前可能才找到幾十個‘開關’。每發(fā)現(xiàn)一個，就離理解‘如何更幸福地活’更進一步。”他說。
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1126/science.adt0773
文中圖片均為受訪者提供
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