
乔治城大学医学中心发表于《自然通讯》的最新研究揭开了一个令人不安的真相:成瘾并非单纯的意志力问题,而是大脑学习机制被精准劫持的结果。研究团队发现,当一种名为KCC2的蛋白质水平下降时,多巴胺神经元的放电频率会显著增加,使得新的奖赏连接更容易形成。这一发现不仅解释了为什么习惯早晨喝咖啡时抽烟的人后来仅仅闻到咖啡香就会产生强烈烟瘾,更为成瘾、抑郁症和精神分裂症等多种脑部疾病的治疗开辟了新路径。
KCC2是一种钾氯共转运蛋白,主要负责将氯离子和钾离子转运出神经元,维持细胞内氯离子的低浓度状态。这种看似简单的离子平衡,实际上是GABA能抑制性神经元正常工作的基础。当GABA神经递质与受体结合时,如果细胞内氯离子浓度较低,氯离子会内流并产生抑制效应。但如果KCC2功能下调,细胞内氯离子浓度升高,GABA的抑制作用就会减弱甚至转变为兴奋性信号。
从抑制到兴奋的危险转换
阿列克谢·奥斯特鲁莫夫助理教授领导的团队在啮齿动物实验中发现了这一机制的运作细节。他们采用经典的巴甫洛夫式条件反射实验——短暂的声音预示着一块方糖的到来。在正常情况下,中脑腹侧被盖区的GABA神经元通过抑制性突触调节多巴胺神经元的活动。但当KCC2水平降低时,这种抑制作用减弱,多巴胺神经元变得更加活跃,更频繁地释放多巴胺信号。
多巴胺的释放模式也发生了微妙变化。研究团队利用光纤光度学技术实时监测多巴胺动态,发现神经元不仅放电频率提高,还出现了同步爆发式活动。这些短暂但强烈的多巴胺峰值,似乎在大脑赋予共同经历价值并从中学习的过程中发挥着关键作用。换句话说,当KCC2水平下降时,大脑不仅更容易形成新的联结,还会给这些联结打上更强的"重要性"标签。
最令人担忧的是,药物滥用恰恰会破坏这一平衡。最近的研究表明,可卡因和吗啡等成瘾药物都会干扰腹侧被盖区GABA神经元的氯离子稳态。急性注射这些药物后,GABA神经元内的氯离子平衡迅速被打破,KCC2功能受到抑制。这种改变使得与药物使用相关的环境线索——特定的地点、气味、人群——都能触发强烈的多巴胺反应,形成牢固的成瘾记忆。
应激、药物与恶性循环

大脑中一种蛋白质的改变就能重塑线索转化为习惯的方式,为治疗成瘾和神经系统疾病开辟了新的可能性。图片来源:Shutterstock
压力也在这一过程中扮演重要角色。浙江大学胡海岚团队的研究发现,慢性压力会导致腹侧被盖区GABA神经元的KCC2功能下调。压力状态下,应激激素受体被激活,进一步抑制KCC2的表达,使GABA信号从抑制性转变为兴奋性。这种转变导致多巴胺信号减弱,个体对自然奖赏的反应降低,但对酒精等成瘾物质的敏感性却增加。研究人员通过增强KCC2功能或阻断应激激素受体,成功避免了酒精诱导的多巴胺信号减弱,并改善了应激状态下的酗酒行为。
博士候选人乔伊斯·伍在接受采访时解释了实验设计的考量。团队选择大鼠而非小鼠进行行为学研究,因为大鼠在长时间或复杂任务中表现更稳定,在奖励学习实验中的可靠性更高,能够提供更稳定的数据。研究综合运用了电生理学、药理学、光纤光度学、行为学、计算建模和分子分析等多种技术,从不同层面验证了KCC2-氯离子稳态-多巴胺信号这一调控轴的存在。
药物干预的双刃剑
研究还揭示了苯二氮卓类药物的复杂作用。地西泮等药物通过增强GABA受体的活性产生镇静效果,但其作用方式比预想的更加微妙。早期研究表明,改变KCC2的表达可以影响地西泮的镇静效果。最新发现进一步显示,这类药物不仅调节神经元的放电频率,还能协调不同神经元之间的同步活动。当这种协调发生时,信息在神经回路中的传递效率更高。实验数据表明,地西泮在测试过程中支持了这种协调活动,这可能解释了为什么苯二氮卓类药物在临床上既能治疗焦虑,又存在滥用和依赖风险。
中国研究者在相关领域也取得了重要进展。华南师范大学和中山大学的团队分别从网络游戏成瘾的心理神经机制和心脏离子通道变异等角度,探索了KCC2及相关离子稳态在不同疾病中的作用。这些研究共同指向一个核心问题:氯离子稳态的微小改变,可能引发大脑功能的剧烈波动。
奥斯特鲁莫夫强调,这些发现的意义远不止于基础学习研究。它们揭示了大脑调节神经元间通讯的新方式。由于这种通讯在成瘾、抑郁症、精神分裂症、帕金森病等多种脑部疾病中都可能出现问题,通过预防KCC2功能紊乱或在功能受损时修复它,可能成为开发新型治疗方法的关键突破口。
从分子机制到临床应用还有漫长的道路,但这项研究至少提供了一个清晰的干预靶点。无论是开发增强KCC2功能的小分子药物,还是通过基因治疗手段恢复氯离子稳态,都可能为那些被成瘾困扰的个体提供真正的解脱之路。毕竟,当我们理解了大脑如何学习不良习惯,就有可能教会它如何忘记。