據外媒New Atlas報導，多巴胺和血清素是與帕金森氏症和抑鬱症等一系列神經系統疾病有關的大腦化學物質，因此了解它們的工作原理可能是開發治療這些疾病更有效療法的關鍵。一種新工具提供了一個前所未有的觀察這些神經遞質作用的機會，使科學家能夠首次監測它們的實時活動。
長期以來，多巴胺和血清素都與大腦處理獎勵的能力有關，但最近科學家們將注意力轉向它們如何在整個人體中發揮更廣泛的作用。這包括腸道中的血清素如何調節血糖或如何通過氯胺酮解決低水平的問題，以及深層腦區刺激（DBS）如何促進帕金森病患者的多巴胺產生。
最後一個例子是一個特別有前景的例子，因為帕金森病的特點是大腦中多巴胺的產生耗盡，從而導致對身體運動失去控制。使用DBS，即在患者體內植入微小的電線，將電流輸送到大腦的特定區域，是解決震顫和運動遲緩等症狀以及多巴胺不足的一種方法。
五名患者被安排在維克森林浸信會醫療中心接受DBS治療，其中兩名患有帕金森症，三名患有特發性震顫，這是一種神經系統的不自主運動障礙。當神經外科醫生植入他們的電極陣列以提供DBS治療時，另一個小組，包括來自維吉尼亞理工大學的科學家，與他們一起將自己的碳纖維微電極插入大腦深處，其目的是檢測和記錄神經元釋放的血清素和多巴胺。
在患者仍然清醒的情況下，研究人員讓他們進行一些決策練習，他們必須決定一系列小點消失後在屏幕上移動的方向。每位患者都執行了200到300次任務，並不時被要求表明他們對自己的答案有多大信心。
同時，在電極上加壓低電壓，實時檢測多巴胺和血清素的活動。科學家們將這種電化學方法稱為快速掃描循環伏安法，它使他們有史以來第一次記錄到多巴胺和血清素信號的亞秒級波動。
「全世界有大量的人正在服用藥物化合物來擾亂多巴胺和血清素髮射器系統，以改變他們的行為和心理健康，」這項研究的高級作者、維吉尼亞理工大學的P.Read Montague說。「首次測量了這些系統中的時刻到時刻的活動，並確定其參與感知和認知能力。這些神經遞質同時發揮作用，並在截然不同的時間和空間尺度上整合活動，這比任何人預期的都要好。」
該團隊表示，這比之前追蹤這些神經遞質的努力有了巨大的進步，因為這些神經遞質無法提供相同頻率和數量的測量。
科學家們能夠從他們的實驗中得出一些有用的見解。他們發現，當受試者對自己的答案更不確定時，血清素水平會上升，而當他們更確定時，血清素水平會下降。當被試者預期做出決定時，多巴胺似乎會增加，而血清素水平則會下降，當兩者達到一定水平時，最終做出選擇。
「這項研究揭示了這些神經化學物質在學習，大腦可塑性和我們如何感知環境中的作用，」首席研究員Kenneth T. Kishida說。「我們現在更詳細地了解了我們的大腦如何構建我們所感知的東西，使用這些感知來做出決定，並解釋我們所做選擇的後果。多巴胺和血清素似乎在所有這些過程中都至關重要。重要的是，這樣的研究將幫助我們和其他科學家更好地理解藥物或像血清素再攝取抑制劑這樣的藥物如何影響認知、決策以及影響抑鬱症等精神疾病。」
該研究發表在《神經元》雜誌上。