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【多巴胺作怪】讀書、吸毒、上 Facebook

2017/3/10 — 10:09

pexels

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「好棒啊!」

幾歲大嬰兒經過幾番嘗試後,終於把積木放好;愁眉深鎖臉蛋綻開笑容——對她來說,媽媽的鼓勵就是她最大獎勵,嬰孩也開始踏上學習之路。

人類和其他生物怎樣「學習」,向來都是科學界的大問題。由讀書到行為學習,以至上癮,全是人類學習而來的成果。只要掌握人類學習機制,科學家就有機會從中增加學習效率方法,或者解決不同上癮問題。心理學家曾提出「操作制約 (Operant Conditioning) 」解釋人類與動物行為會因「獎勵」加強,簡單一個例子:老鼠在籠中,有一按鈕;一按就會有糖水作獎勵。因為操作制約,老鼠會因此不停按按鈕 

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當然,心理行為研究只解釋機制一部份;另一研究著眼點就在腦部神經傳道物,其中一種對學習有影響的相信就是多巴胺 (dopamine) 。三位科學家 Wolfram Schultz、Peter Dayan 和 Ray Dolan 更憑多巴胺研究奪得 The Brain Prize 一百萬歐羅獎金

聽到多巴胺不算是「快樂物質」,而是屬於「預測差異系統 (Prediction Error System)」。神經科學家 Wolfram Schultz 發現,當猴子意識到「任務完成」可獲獎勵後,腦部部份神經細胞開始變得活躍,釋出多巴胺。當科學家將獎勵由糖水或者生果等轉為毒品時,多巴胺更會騎劫大腦——動物為得到更大快感,就會不停完成任務以吸食更多毒品。酗酒、吸毒,甚或平常一點的用 Facebook 或看 Instagram 也會見到類似情形。用家不停「掃」電話看社交媒體其中一個原因,可能就是多巴胺作怪, 所以 Schultz 將它形容為「腦部小惡魔」。但這並不代多巴胺釋出量受制於「獎勵」,真正控制多巴胺的是最初預期和結果間的落差。

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圖一:

Schultz 檢測釋出多巴胺神經元,發現它在不同獎勵狀況下有不同反應。第一幅圖表是神經元在不知情下得到獎勵的反應,明顯見到多巴胺神經元變得更活躍;相反,當動物已「預料」自己會有獎勵,相對反應就會減少。最下一幅圖則顯示,若預期的獎勵落空,多巴胺活動就會跌得更低。(Schultz et al., 1997)

圖一:

Schultz 檢測釋出多巴胺神經元,發現它在不同獎勵狀況下有不同反應。第一幅圖表是神經元在不知情下得到獎勵的反應,明顯見到多巴胺神經元變得更活躍;相反,當動物已「預料」自己會有獎勵,相對反應就會減少。最下一幅圖則顯示,若預期的獎勵落空,多巴胺活動就會跌得更低。(Schultz et al., 1997)

神經科學家怎樣知道多巴胺是受「落差」而非「獎勵」影響呢?原因始於「份量」。他們發現動物不斷收到同等份量獎勵時,多巴胺活動似乎也會隨之改變。神經科學家 Peter Dayan 與 Schultz 合作,發現生物多巴胺活動,會因估計誤差 (Prediction Error) 改變:完全意料以外的獎勵,多巴胺活躍度會增加;相反,一切如常的獎勵則不會有反應;獎勵減少時,行為更會同時減少(詳見圖 1 )。整個現象 Peter Dayan 以數學模型解釋 [2],令神經科學家更肯定多巴胺與結果誤差間關係。

老鼠會因應獎勵而衍生不同多巴胺反應,那人類呢?同獲 The Brain Prize 的 Ray Dolan 以腦掃描觀察到人類中也是以同一機制運作,其想出:既然「誤差」會決定人為行為,那極有可能人類的不同「決定」也被同一機制影響。及後更多研究,也從此方向研究了解人類行為。

既然惡魔,也是天使——我們現在知道多巴胺可主宰人類與其他動物學習機制——怎樣「控制」多巴胺與其他神經傳導物,以至怎樣與整個神經系統「互動」,從而改善人類行為才是科學家最想解決的問題。此類研究不再是滿足人類好奇心;更重要是可用於拯救部份酗酒或吸毒者離開沒完沒了的上癮循環,及更了解到,我們為甚麼會下不同決定。

註:

[1] 原句把多巴胺形容為「尋求獎勵物質 (reward-seeking molecue) 」,考慮幾天後改作現句。

[2] Dayan 數學模型與前人 Rescorla–Wagner 模型相似,同樣是循動物「期望」的獎勵作比較。詳情可參考此研究報告

參考資料:

Schultz, W., Dayan, P., & Montague, P. R. (1997). A neural substrate of prediction and reward. Science, 275(5306), 1593-1599. DOI: 10.1126/science.275.5306.1593

The Brain Prize, The Brain Prize Winner 2017

New Scientist, Brain’s reward system earns researchers €1 million prize, 6 March 2017

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