我們都去過那裡。無論我們在漫長的一天結束時遇到交通堵塞，還是急切地期待著新書、電影或專輯的發行，有時我們都需要耐心等待。學習抑制即時滿足的衝動往往是未來成功的關鍵，但對耐心在大腦中的調控方式還知之甚少。
現在，衝繩科技研究生院(OIST)的神經計算組對小鼠進行了一項研究，作者宮崎駿博士和宮崎駿博士通過血清素的作用，明確了大腦中個別促進耐心的特定區域。他們的發現發表在11月27日科學進步.
宮崎駿博士說：「5-羥色胺是最著名的行為調節因子之一，有助於調節情緒、睡醒周期和食慾。」「我們的研究表明，釋放這種化學信使在促進耐心方面也起著至關重要的作用，增加了老鼠等待食物獎勵的時間。」
他們最近的研究在很大程度上借鑑了以前的研究，其中該單位使用了一種強大的技術，叫做光遺傳學--利用光刺激大腦中特定的神經元--建立血清素和耐心之間的因果關係。
科學家們培育出具有釋放血清素神經元的基因工程小鼠，這種神經元表達的是一種光敏蛋白。這意味著研究人員可以通過在大腦中植入一根光纖來激發這些神經元在精確的時間內釋放出5-羥色胺。
研究人員發現，在老鼠等待食物的時候刺激這些神經元會增加它們的等待時間，當得到獎勵的概率很高時，但當獎勵的時間不確定時，就會產生最大的效果。
宮崎駿博士說：「換句話說，為了提高血清素的耐性，老鼠們必須對獎勵的到來充滿信心，但不知道它什麼時候會到來。」
在先前的研究中，科學家們集中在大腦的一個叫做中縫背核的區域--血清素釋放神經元的中央中樞。中縫背核的神經元延伸到前腦的其他區域，在他們最近的研究中，科學家們專門探索了哪些其他腦區有助於調節耐心。
研究小組將注意力集中在三個大腦區域，這些區域在被破壞時會增加衝動行為--一個稱為伏隔核的深層大腦結構，以及額葉的兩個部分，即眶額皮質和內側前額葉皮質。
宮崎駿博士解釋說：「衝動行為與耐心有著內在的聯繫--一個人越衝動，就越沒有耐心--所以這些大腦區域是最佳人選。」
那些等待(或不.)的人會得到好的東西。
在這項研究中，科學家們將光纖植入中縫背核以及伏隔核、眶額皮質或內側前額葉皮質之一。
研究人員訓練老鼠完成一項等待任務，在這個任務中，老鼠用鼻子夾在一個叫做「鼻子戳」的洞裡，直到一個食物顆粒被送到。科學家們在75%的試驗中獎勵了老鼠。在某些測試條件下，獎勵的時間固定在六到十秒後，老鼠開始鼻子戳，而在其他測試條件下，獎勵的時間不同。
在其餘25%的試驗中，科學家沒有給老鼠提供食物獎勵。他們測量了老鼠在不作為試驗中持續做鼻子戳的時間--換句話說，他們有多耐心--當血清素釋放神經元受到刺激和沒有受到刺激時。
當研究人員刺激到達伏隔核的5-羥色胺釋放神經纖維時，他們發現等待時間沒有增加，這表明大腦這一區域的血清素在調節耐心方面沒有作用。
但是，當科學家們刺激在眶額皮質和內側前額葉皮層釋放5-羥色胺的時候，當老鼠拿著鼻子戳的時候，他們發現老鼠等待的時間更長，但有一些關鍵的區別。
在眶額皮質，5-羥色胺的釋放與中縫背核的5-羥色胺激活一樣有效地促進了耐心，當獎勵時間固定時和獎勵時間不確定時，後者的作用更強。
但是在內側前額葉皮層，科學家們只看到當獎勵的時間不同時，耐心增加，而在固定時間時沒有觀察到任何效果。
宮崎駿博士說：「大腦各區域對血清素反應的差異表明，每個腦區對老鼠的整體等待行為有不同的貢獻。」
建模耐心
為了進一步研究這個問題，科學家們建立了一個計算模型來解釋老鼠的等待行為。
該模型假設小鼠有一個內部模型的時間回報交付，並不斷估計的概率，獎勵將交付。因此，隨著時間的推移，他們可以判斷自己是否在接受懸賞或非懸賞審判，並決定是否繼續等待。該模型還假設眶額皮質和內側前額葉皮質使用不同的內部獎勵時間模型，後者對時間的變化更為敏感，分別計算獎勵概率。
研究人員發現，在5-羥色胺刺激下，通過將預期獎勵概率從75%提高到94%，該模型最適合於等待時間的實驗數據。簡單地說，5-羥色胺增加了老鼠對獎勵試驗的信心，所以他們等待的時間更長了。
重要的是，刺激中縫背核使眶額葉皮質和內側前額葉皮質的概率從75%增加到94%，而對大腦區域的刺激只增加了該區域的概率。
宮崎駿博士解釋說：「這證實了這樣的觀點，即這兩個大腦區域獨立計算獎勵的概率，然後將這些獨立計算結合起來，最終決定老鼠的等待時間。」「這種互補系統使動物能夠更靈活地適應不斷變化的環境。」
最終，增加我們對大腦不同區域或多或少受血清素影響的認識，可能會對藥物的未來發展產生重要影響。例如，選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑(SSRIs)是提高大腦中5-羥色胺水平的藥物，用於治療抑鬱症。
宮崎駿博士說：「通過使用老鼠的抑鬱模型，這是我們在未來渴望探索的領域。」「我們可能會發現，在特定的遺傳或環境條件下，其中一些已識別的大腦區域已經改變了功能。通過將這些區域固定在一起，可以提供更有針對性的治療方法，對大腦的特定區域而不是整個大腦起作用。」