大脑神经化学平衡的波动理论

在一项新的研究中，希伯来大学约书亚·戈德堡博士领导的一组研究人员描述了大脑中一种新型的神经化学波。他们的研究发表在《自然通讯》上，揭示了纹状体中神经化学物质乙酰胆碱行波的存在，纹状体是大脑中负责激励行动和习惯行为的区域。

人们普遍认为执行某个动作的动机取决于纹状体中另一种神经化学物质多巴胺的释放。最近的研究表明，多巴胺在纹状体内以波状模式释放。戈德堡领导的研究小组发现，乙酰胆碱也在纹状体中以波状模式释放。长期以来，人们一直认为，为了使纹状体正常发挥功能，需要在纹状体中的多巴胺和乙酰胆碱释放之间保持平衡，而这种平衡的破坏会导致帕金森病等运动障碍。这项新研究提出了一种数学机制，通过这种机制，乙酰胆碱和多巴胺同时产生波，这可能代表了这种平衡是如何实现的。

这项研究是使用最先进的遗传工具和先进的成像技术进行的，使研究小组能够可视化清醒、有行为的动物体内的乙酰胆碱波。此外，还采用成像技术在体外观察乙酰胆碱和多巴胺之间的相互作用。通过严格的数学分析，使用反应扩散激活剂-抑制剂模型和计算机模拟，研究小组提出了一个模型来解释乙酰胆碱(激活剂)和多巴胺(抑制剂)行波的形成。

该研究的主要亮点：

乙酰胆碱波的首次描述：存在于健康行为动物的纹状体中。

局部多巴胺释放是由单个非多巴胺神经元触发的：研究表明，纹状体中单个乙酰胆碱释放神经元的电激活足以诱导其附近的局部多巴胺释放。

关于两种神经化学波如何同时产生的新模型：该研究提出了一种基于纹状体中乙酰胆碱和多巴胺之间已知相互作用的新数学模型，该模型可以同时产生这些波。

最后，该研究对这两种波浪现象及其形成的神经机制之间的关系提供了强有力的可检验的预测。该研究还提出，多巴胺和乙酰胆碱轴突(多巴胺和乙酰胆碱神经元的非常长的附属物)在纹状体中直接局部相互作用，这并不是传统上认为的神经元相互作用的方式。

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