- 血清素是一种神经递质。神经递质是神经细胞与神经细胞之间沟通用的一种化学物质。
- 血清素相关的认知作用主要有很多，对于普通读者来讲，最有深入了解价值的是三个：调节心情、控制睡意以及食欲。
- 从计算神经科学角度来看，血清素的功能（可能）与多巴胺相辅相成。多巴胺是奖励预测误差（reward prediction error）而血清素是惩罚预测误差（punishment prediction error）。
首先，什么是神经递质？
【推荐直接阅读这篇优秀的科普专栏：洪嘉君：科普时间：神经递质有意思】
想象每个神经细胞就是一台电脑，电脑与电脑之间的沟通可以通过电缆、还可以通过蓝牙什么的。那神经细胞与神经细胞之间是如何沟通的呢？
说到这里就不得不提一点科学史。上世纪初，科学家就发现神经信号是通过电来沿着神经细胞传播的，因此很自然地认为细胞与细胞之间也是靠电信号。这个理论很有道理，但当发现神经细胞与神经细胞之间是有间隙——这个间隙叫做突触（synapse）——之后，这个理论就站不住脚了，因为没有人能解释电要如何跨越这样的鸿沟。
最后，德国科学家 Otto Loewi 和英国科学家 Henry Dale 发现，（有一些突触）并非是电、而是化学物质传递的，他们因此在 1936 年获得了诺贝尔生理学或医学奖。而这个担任神经细胞与神经细胞之间的信使的化学物质，就是神经递质。
要注意的是，并不是所有神经细胞之间的沟通都靠神经递质。突触分两种，一种是上面提到的化学突触——宽度大概有 20 到 40 纳米宽，靠神经递质来传递信息，还有一种是电突触——宽度只有 2 到 4 纳米，可以直接用电来传递。
这两种突触各有各的优点。电突触最大的优点是传播信号的速度更快。所以电突触一般会在特别需要急速反应的功能上出现，比如说反射反应。比如你一脚踩上一颗图钉，脚会自动、快速地离地自动防卫。从脚到脊髓，全程就靠电突触，所经过的突触数量不会超过五个。
但不能让神经系统全都用电突触，因为它有个致命缺点，那就是「缺乏增益」。什么意思？就是经过电突触的信号强度要么是不变，要么是变小。一个信号从这头送到那头，往往要经过成千上百的突触，要是大多数的强度都在路上被损耗，那这沟通效果也太糟糕了。
而化学突触在人类大脑里更加常见，也更加灵活，可以增益，也可以减益，它们类型丰富，搭配起来能够有奇效。
现在已知的神经递质至少有 30 个 ，最有名的有七种：多巴胺、血清素、去甲肾上腺素和乙酰胆碱、谷氨酸、GABA 和内啡肽。前四种我在电子书《大脑通讯员》里已经详细介绍了，这里节选血清素的那一章。
大脑通讯员：认识你的神经递质 - 知乎书店
先简单介绍一下
- 英语名：serotonin。或按照化学的规则书写叫 5-hydroxytryptamine 缩写 5-HT， 中文又叫「5- 羟色胺」。5- 羟色胺这个名字在学术上更常用，本书用血清素这个名字。
- 籍贯：脑干的中缝核（Raphe nuclei）
- 常居地：大脑到处都是。主要是基底核和前额。但超过 90% 血清素其实在肠道里，但在肠道里的和大脑里的血清素是两个独立的系统。这里主要讲大脑里的血清素。
相比于多巴胺，血清素名气没有那么大，其实从普通读者的角度来讲，血清素的作用更有科普价值。它有三个很重要的认知作用，影响着我们现在日常生活的质量。调节心情、控制睡意和产生食欲。关于最后一点，这个问题下已经有其他的答案（如营养师）详细说明了，我就不重复了，这里特别科普一下控制睡意那一点，是最新的发现，我觉得特别有意思。
绝大多数人并非在寻求无中生有的那种快乐感，而是想从日常消极的情绪中挣脱出来，希望自己离开不快乐的状态。换言之，就是对自己的情绪有自主权。血清素就是「调节心情」的关键词。可以这么说：虽然血清素不生产快乐感本身，但它控制了能不能感受到快乐的那个闸门。
市面上最常见的抗抑郁药，大多都是作用于血清素的，目标都是维持和提高大脑中的血清素含量。达到这个目标的方法有很多，所以市面上才会有这么多不同的抗抑郁药的种类。有些药物能够阻止血清素的分解，这样即使产量维持不变，但它分解得慢，大脑里就会一直蓄着血清素。
某些和血清素相关的抗抑郁药物（比如阿米替林）本身也是安眠药。这个效果也和血清素有关。这是因为低血清素会让人没有睡意。这可能也是为什么抑郁症患者往往也有睡眠问题。
血清素是产生睡意的关键。今年夏天加州理工学院的神经科学家 David Prober 和 Viviana Gradinaru 在神经科学顶级期刊《神经元》发了一篇论文[1]为这个论点提供了很漂亮的实验证据。
他们把关注点放在了中缝核（Raphe nuclei）这个脑干区域。Raphe 在拉丁语里是「接缝」的意思，叫它中缝核是因为它恰好位于脑干背后正中央的接缝处。中缝核是大脑中唯一的血清素产地，换言之，大脑里的所有的血清素的籍贯都是中缝核，牵一发而动全身。只要能观察到中缝核中神经细胞的活动，就等于观察到了血清素的生产状况。
中缝核是一个非常古老的脑区，说它古老是指，连鱼——这种说是我们的远方亲戚都太牵强的生物——都有中缝核。这个研究就先拿斑马鱼（zebrafish）来做实验。这种鱼特别适合用来研究睡眠，因为它和人一样，都是晚上睡觉。
研究人员做的第一步，就是把斑马鱼的基因修改了，让它的中缝核不能再生产血清素。结果，这些基因修改过的鱼每天睡眠时间只有普通鱼的一半长。如果直接把中缝核给割掉，结果也是一样。这说明中缝核生产的血清素对保证正常的睡眠时长是必要条件。
接着，他们又用另一种方式修改了斑马鱼的基因，这次在中缝核里装了个光控开关；类似于小区楼道里用的声控开关，喊一声就启动，这里给鱼照一缕光，它中缝核就会被激活。结果明显，一给光，鱼就睡了。为了确保这确实和血清素有关，他们还做了个加强版实验，就是对斑马鱼进行了双层基因修改，给中缝核里装光控开关，同时把中缝核生产血清素的能力阉割掉。结果照光，鱼也不会睡。这说明血清素是产生睡意的关键！
他们进一步在小鼠和猴子上做了类似的实验，结果一致。但很奇怪的是，生产血清素的神经细胞只有在动物醒着的时候才最活跃，那这是不是和「血清素产生睡意」这一结论相矛盾呢？
和斑马鱼有一个不同之处，虽然照光也会让在中缝核中安装了光控开关的小鼠睡着，但这光必须要闪在特定节奏上，换言之，一直激活中缝核是不会产生睡意的，要让激活的过程带上节奏感。而这个节奏，恰好是和中缝核在醒着的时候神经细胞的激活节奏一致。
也就是说，醒着的时候，中缝核的神经细胞是激活的，这并不是说血清素和睡意无关。恰恰相反，正是因为血清素管的是产生睡意，所以它起作用的时间应该是在睡前而不是睡眠中。
说到这儿，我们从血清素这一小小的拼图上移开目光，站远一点，来看看大脑是怎么控制睡眠的。
大脑里有两个控制睡眠的系统。一个是昼夜节律（也就是生物钟）：当有光照时，身体会苏醒，当天黑时，身体知道该睡觉了。另一个叫睡眠压力：早晨起床后，因为你已经得到了休息，所以你觉得充满干劲。但如果一直没睡，睡眠压力就会随着缺少睡眠的时间而累积，你会变得疲惫和困倦。如果你一晚上没睡，那睡眠压力会特别高，即使外面天亮了，生物钟告诉你是该醒的了，你也还是会觉得特别累。这两者协调一致，才能保证良好的睡眠。
而这篇论文的研究者就认为，血清素可能就是睡眠压力的指标，你醒着的时候，血清素就像是时间沙漏一样，开始逐渐堆起来。堆得越多，睡眠压力越高，你就越想睡觉——无论是白天还是黑夜。当生产血清素的中缝核被关掉，你就不会有睡眠压力，只有生物钟，睡得就少了。
相比于多巴胺，我们对血清素的了解其实还很浅。计算神经科学家 Peter Dayan 提出的一个概念，多巴胺是奖励预测误差，也因此在 2017 年得到了欧洲大脑科学奖。在此之后，他进一步探索大脑是如何对「惩罚」做出反应的，并认为血清素就可能和惩罚有关。要特别说明的是，这里说的「惩罚」并不一定是那种做错事所收到的惩罚，而是比较宽泛的指「不令人愉悦的刺激或反应」。
与多巴胺相对，血清素有可能是惩罚预测误差[2]，工作逻辑可能和多巴胺类似。想要更好的理解血清素，我建议你也去了解一下多巴胺。我之前写了一个答案，可以参考一下：
怎么理解多巴胺的具体作用？
微信扫一扫 
