每当你伸手去拿咖啡杯，奇妙的神经反应便会出现。在你自主地伸出胳膊前一瞬，你的运动脑区中数千个神经元齐头并进，以脑电活动的形式直抵脊髓，然后到达肌肉，最终让你能够做出伸手的动作。但是在如此大规模的同步活动之前，你的运动脑区是保持相对安静的。对于像是伸手拿咖啡这样的自驱性行为而言，神经元如何做到精确踩点行动，既不提前也不延后，给神经元发出此类指令的“开始”信号尚未被发现。

　　由哈佛医学院的约翰·阿萨德（John Assad）带领的神经科学家团队近期在eLife上发表了一篇论文。该论文揭示了“开始”信号的关键片段，它以神经化学物质多巴胺的形式出现。它在大脑皮层下方深处的一个区域慢慢累积，准确预测了老鼠开始运动的时刻——未来几秒钟之内。

　　多巴胺通常被称为大脑的神经递质之一，是一种快速作用的化学信使，穿梭在神经元之间。但在这项新发现中，多巴胺起到了神经调质的作用。神经调质这个术语是指一类化学信使，它们可以稍微改变神经元以产生更持久的效果，包括调节神经元之间电通信的可能性大小。这种神经调节机制非常适合帮助协调大量神经元的活动，因为多巴胺可能会帮助运动系统准确地决定何时进行运动。

　　这篇新发表的论文阐释了最新的科研发现，拓展了我们对神经调质在大脑中发挥关键而又多样作用的认识。随着技术进步，神经科学家现在可以在遍布整个大脑网络中观察神经调质的作用。长期以来，科学界一直认为这些神经调质在大脑中漫无目的地漂游，但新发现推翻了这一观点，并准确地揭示了这些分子如何让大脑在不断变化的环境中灵活地改变其内部状态。

一、调节运动

　　为了确定到底是什么导致了何时移动的瞬时决定，阿萨德和他的同事对老鼠进行了训练。他们对老鼠发出一组音调和闪光作为提示，要求老鼠在收到提示后3.3到7秒之间做出舔的动作，只有满足这个前提才会获得果汁作为奖励。因此，老鼠有一个灵活的时间窗口，在此期间它们可以随时决定做出反应，它们做出动作的时间在试验中差异很大。

　　但无论老鼠何时做出舔的动作，研究人员发现这几乎是在多巴胺水平上升到某个阈值之后立即发生的事情，这些多巴胺存在于神经元周围液体充盈的空间中。当多巴胺水平快速上升时，运动发生在响应期周期的早期；当多巴胺水平缓慢上升时，运动则发生在其后期。

　　阿萨德说，多巴胺的瞬间影响“让我大吃一惊”。该论文第一作者哈佛大学医学博士艾莉森·哈米洛斯（Allison Hamilos）指出，并非每次多巴胺水平超过临界阈值时都会出现这种运动——这种不一致性符合对神经调节剂的可能预期。神经调节性的化学物质会引起一些变化，影响神经元放电的可能性大小，但这并非每次都是一一对应的。在这种情况下，多巴胺是对小鼠发出具体何时移动信号的主要成分，但还有哪些神经调质和神经活动在发起运动的“开始”信号中发挥了作用，仍需要进一步研究。

　　波士顿大学的神经科学家马克·豪（Mark Howe）称赞这篇论文是作出了重要的贡献，并表示：“影响何时运动的多巴胺信号发生缓慢变化的想法很新颖……我未曾预料到这一点。”

　　在过去十年间，马克和其他人也有过一些研究。之前这些研究表明，多巴胺水平在行动发生前的几十或几百毫秒内迅速上升。因此，神经科学家知道多巴胺参与了是否应该发起运动的信号传导。新论文则发现，多巴胺水平也在数秒内缓慢变化，不仅直接影响是否运动的决定，还直接影响具体何时运动。它可以帮助解释为什么帕金森病（多巴胺水平降低导致的运动障碍）患者难以在适当的时机做出运动行为：他们缓慢释放的多巴胺水平可能很难达到临界阈值。

　　多巴胺作为一种运动的神经调质的是相对较新的发现。神经科学家长期以来一直在研究多巴胺在向大脑发出可能马上会有奖励的信号中所起的作用。确实，阿萨德的团队认为，他们观察到的缓慢升高的多巴胺水平可能与大脑用来判断是否即将会有奖励的升高信号相同。科学家们认为，大脑可能已经演化到可以有效地控制奖励信号来准确地决定何时运动。

　　至于为什么像多巴胺这样的神经调质会参与决定何时运动，这可能是因为缓慢变化的神经调节信号会让大脑适应其环境。总是同时引发运动的信号无法提供这种灵活性。“某种程度而言，动物总是不确定世界的真实状态是什么，”哈米洛斯说，“你不想每次都以同样的方式做事——这可能是不利的。”