无论是在求职面试中表现出色、初次与人见面，还是应对突如其来的挑战——成功往往取决于你能否灵活调整自己的行为。在某些情况下，快速适应甚至关乎生存。但大脑究竟是如何知道何时该放弃旧策略、尝试新方法的呢？

大脑如何应对意外挫折

冲绳科学技术研究院的神经科学家们发现，大脑中存在一种关键机制，能帮助动物在环境突然变化时进行适应。这一发现有助于我们更好地理解那些导致难以打破习惯的病症，包括强迫症、成瘾和帕金森病。 行为灵活性被视为人类和动物最重要的认知能力之一。它使我们能够对新信息作出反应，识别错误，并在习惯性行为不再带来预期结果时调整策略。如果没有这种能力，个体就会反复做出相同的决定，即使这些决定显然已不再奏效。

“迄今为止，行为变化背后的脑机制一直难以理解，因为适应特定情境在神经学上非常复杂。这需要多个脑区协调活动，”共同作者杰弗里·威肯斯解释道。 此前研究已证实，所谓的胆碱能中间神经元在行为适应中发挥着重要作用。这些特殊的神经细胞会释放乙酰胆碱——一种参与注意、学习、记忆及决策过程的神经递质。该系统的功能障碍长期以来一直与各种神经系统和精神疾病相关。 “先前研究表明，胆碱能中间神经元——即释放乙酰胆碱这种神经递质的大脑细胞——参与了行为灵活性的实现。在此，我们利用先进的成像技术，得以实时观察神经递质的释放，并探究行为灵活性背后的潜在机制。”

为探究这一问题，研究人员训练小鼠在虚拟迷宫中导航。这些动物学会了哪条路径能获得奖励，并逐渐形成了一套可靠的策略来抵达奖励点。这种学习过程类似于人类习惯的形成。如果某种行为反复获得奖励，大脑就会将相应的动作存储为一种成功的策略。 然而，真正的挑战在于当环境发生变化时，如何重新调整这些习惯。当奖励路径被改变后，小鼠意外地未能获得预期的奖励。这种情况对应于神经科学家所说的“预测误差”——即现实与大脑预期不符的瞬间。 此类预测误差被视为学习与适应的关键驱动力。借助高分辨率双光子显微镜，研究人员得以近乎实时地观察动物大脑中单个神经元的活动以及神经递质的释放。

“从神经学角度看，我们观察到大脑某些区域乙酰胆碱的释放显著增加。而在行为层面，我们发现更多小鼠表现出所谓的‘损失转移’行为，即在迷宫中未能获得奖励后改变了决策，”第一作者吉迪恩·萨蓬表示。 乙酰胆碱的增加幅度越大，动物改变行为的可能性就越高。研究结果表明，乙酰胆碱向大脑发出信号，提示先前有效的策略已不再奏效，需要寻求新的解决方案。

乙酰胆碱有助于打破旧习惯

为了验证乙酰胆碱是否确实是这种行为灵活性的关键因素，研究人员降低了实验动物产生这种神经递质的能力。效果显而易见。 小鼠表现出显著减少的“损失转移”行为，并更频繁地坚持之前的决定，即使这些决定已不再带来成功。这使科学家们首次证明了乙酰胆碱的释放与行为适应能力之间存在直接联系。

乙酰胆碱是已知最古老的神经递质之一，影响着大脑中的众多过程。除了在注意力和记忆中的作用外，它似乎还充当着不确定性和变化的生物信号。 当预期奖励未能实现时，乙酰胆碱活性会增强，从而帮助大脑质疑现有的行为模式并探索新的可能性。这一机制或许可以解释，为什么人类能够从错误中学习，并根据新情况调整自己的行为。

有趣的是，并非所有胆碱能中间神经元群体的反应都一致。虽然大多数细胞增加了乙酰胆碱的释放，但一些较小的细胞群体却几乎没有变化，甚至活动有所下降。 研究人员认为，这可能是保留先前所学信息的重要机制。因此，大脑不会立即抛弃旧策略，而是继续将其存储起来，以备将来再次派上用场。

“这表明小鼠未必会忘记通往奖励的先前路径，而是保留这些信息以备情况再次发生变化，”萨尔蓬博士表示。这种稳定性与适应性之间的平衡被视为大脑面临的最大挑战之一。 一方面，成功的行为必须被存储；另一方面，大脑又不能变得过于僵化，以至于无法应对变化。

对成瘾、强迫症和帕金森病的启示

研究人员强调，行为灵活性远不止涉及单一神经递质或单一细胞类型。包括前额叶皮层、基底节和纹状体在内的众多脑区密切协作，共同促成学习、决策和适应。 尽管如此，新发现为理解这些复杂过程提供了一块重要的拼图。“但这确实是拼图中重要的一块，因为这些胆碱能中间神经元所在的纹状体活动，是该系统中的核心组成部分，”维肯斯教授强调道。 纹状体在习惯形成、奖励评估以及目标导向行为的控制中发挥着关键作用。该区域的功能紊乱与多种神经系统疾病相关。

除了基础研究之外，这些发现从长远来看也可能具有临床意义。帕金森病不仅涉及神经递质多巴胺的缺乏，还常伴有乙酰胆碱系统的变化。在精神分裂症、物质使用障碍和强迫症（OCD）中也观察到了类似的病理变化。 特别是在成瘾和强迫症（OCD）病例中，患者往往难以打破既有的行为模式，即使这些行为会带来负面后果。

“在帕金森病或精神分裂症等神经精神疾病的治疗过程中，乙酰胆碱水平常会发生改变；因此，理解这种神经递质的功能对于治疗许多神经精神疾病至关重要，”维肯斯教授表示。 “特别是在成瘾和强迫症等疾病中，我们观察到患者难以打破习惯并改变行为。因此，理解行为灵活性的机制终将有助于我们开发更有效的治疗方法。”

尽管该研究仍处于初期阶段，且初步结果是在小鼠身上获得的，但它们为大脑如何应对意外变化提供了宝贵的见解。从长远来看，这些发现有助于开发疗法，帮助人们更轻松地克服有害习惯，更灵活地应对新情况，并重新掌控自己的行为。

行为灵活性与大脑的生物钟

该研究的发现也可置于时间生物学（即对人体生物节律的研究）的背景下进行解读。尽管本研究并未直接探讨这一方面，但已知大脑灵活反应和调整决策的能力并非恒定不变，而是受昼夜节律的影响。 这种生物钟调节着睡眠-觉醒周期、注意力、学习能力以及许多认知过程，确保大脑在一天中的某些时段比其他时段更具接受性和适应性。

乙酰胆碱在此过程中起着核心作用，因为其活性与清醒状态、注意力以及新信息的处理密切相关。鉴于这种神经递质似乎也对突发事件后的行为适应起着关键作用，它可能成为认知灵活性与生物日节律之间的纽带。 因此，睡眠或生物钟的紊乱也可能损害利用新信息及调整习惯性行为模式的能力。

值得注意的是，帕金森病、强迫症或物质使用障碍等疾病往往同时伴随行为适应能力受损以及睡眠和昼夜节律紊乱。这表明这两个系统之间的联系可能比此前认为的更为紧密。 尽管本研究并未直接探讨这一关联，但它为大脑的时间组织与灵活决策如何相互作用这一难题提供了又一重要线索。