導(dǎo)語

動(dòng)機(jī)是驅(qū)動(dòng)行為的內(nèi)在力量。無論是關(guān)乎命運(yùn)的重大時(shí)刻還是決定晚飯吃啥的微小瞬間，動(dòng)機(jī)都支配著我們的行為。這一系列大大小小的動(dòng)機(jī)體現(xiàn)了我們的人格與個(gè)性，決定了我們是誰，從哪里來，到哪里去。

自20世紀(jì)初以來，學(xué)界已形成一系列關(guān)于動(dòng)機(jī)的經(jīng)典理論：本能論（instinct theory）認(rèn)為行為由先天本能驅(qū)動(dòng)；驅(qū)力降低理論（drive reduction theory）指出，動(dòng)機(jī)源于生理需求，驅(qū)動(dòng)特定行為滿足該需求；誘因理論（incentive theory）則強(qiáng)調(diào)，外部刺激同樣會(huì)塑造行為。這些理論對(duì)動(dòng)機(jī)的定義始終停留在宏觀層面，難以解釋行為的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性。

2月4日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院、深圳理工大學(xué)劉清晴/王立平團(tuán)隊(duì)在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域著名期刊Neuron發(fā)表重磅綜述，提出“顆?；瘎?dòng)機(jī)調(diào)控實(shí)時(shí)行為選擇”的理論框架，為動(dòng)機(jī)的精細(xì)解讀提供了全新視角。

關(guān)鍵詞：顆?；瘎?dòng)機(jī)、實(shí)時(shí)行為選擇、攝食行為、神經(jīng)環(huán)路、動(dòng)機(jī)競(jìng)爭(zhēng)、神經(jīng)調(diào)控

劉清晴（傳說中的“果蠅小姐”）、王立平丨作者

作者介紹：

中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副研究員，碩士生導(dǎo)師，深圳市級(jí)人才。2016年于中國科學(xué)院生物物理研究所獲得博士學(xué)位，之后加入中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院，現(xiàn)任副研究員。近年來主要研究基于本能的行為模式及其神經(jīng)調(diào)控機(jī)制：以攝食和避險(xiǎn)這兩種最基本的本能行為為切入點(diǎn)，利用深度學(xué)習(xí)方法精細(xì)分析行為模式，借助神經(jīng)鈣信號(hào)分析和光遺傳調(diào)控等手段深入解析不同情境下動(dòng)物快速做出合理選擇的神經(jīng)機(jī)制。成果以通訊作者和第一作者（含共同）發(fā)表于Neuron、BMC biology、eLife等期刊。

著名的果蠅小姐劉清晴也是最早一批參與集智俱樂部AI小組的成員。當(dāng)年，果蠅小姐是中科院動(dòng)物所的一名新入學(xué)的博士生，由于平時(shí)實(shí)驗(yàn)以“殘殺”果蠅為主，故得名果蠅小姐。果蠅對(duì)待工作的態(tài)度非常認(rèn)真，她經(jīng)常跟自己死磕，所以這使得她遲遲沒有博士畢業(yè)。不過這也增加了她在2003-2015之間參與集智俱樂部活動(dòng)的時(shí)間。（詳情請(qǐng)見：《》）

論文題目：Granular motivational interaction and behavioral choice during feeding 論文鏈接：https://www.cell.com/neuron/abstract/S0896-6273(25)00981-X 發(fā)表時(shí)間：2026年2月4日 論文來源：Neuron

“原子”突破傳統(tǒng)：動(dòng)機(jī)是一系列的“粒子級(jí)”狀態(tài)

大腦是動(dòng)機(jī)的物質(zhì)基礎(chǔ)，行為是動(dòng)機(jī)的外在表現(xiàn)。近年來，人工智能技術(shù)的跨越式發(fā)展使研究者能夠以亞秒級(jí)精度解讀復(fù)雜多變的行為；神經(jīng)活動(dòng)在體實(shí)時(shí)記錄、光遺傳調(diào)控等技術(shù)的成熟，使動(dòng)機(jī)的精準(zhǔn)量化成為可能。

劉清晴/王立平團(tuán)隊(duì)以攝食這一最基本的本能行為為切入點(diǎn)，帶來了顛覆性發(fā)現(xiàn)：食欲并非模糊的“想吃”沖動(dòng)，而是由一系列明確的“子狀態(tài)”構(gòu)成。每個(gè)子狀態(tài)都對(duì)應(yīng)著特定的目標(biāo)、獨(dú)特的行為模式，受特異性的神經(jīng)環(huán)路調(diào)控——這便是 “顆?；瘎?dòng)機(jī)狀態(tài)”。這些精微的“動(dòng)機(jī)粒子”共同決定了個(gè)體每一時(shí)刻的行為。

圖1 顆粒化動(dòng)機(jī)狀態(tài)的神經(jīng)機(jī)制

攝食全過程：一場(chǎng)“動(dòng)機(jī)粒子”的動(dòng)態(tài)博弈

動(dòng)機(jī)源于需求。面對(duì)復(fù)雜的自然環(huán)境，動(dòng)物往往同時(shí)有多種需求，每種都關(guān)乎生存，例如覓食果腹與防御天敵。團(tuán)隊(duì)前期的研究（Neuron，2023）發(fā)現(xiàn)，在吃飽之前，攝食動(dòng)機(jī)與安全動(dòng)機(jī)始終在相互競(jìng)爭(zhēng)，交替主導(dǎo)行為。因此攝食不是持續(xù)的“干飯”，而是一系列“準(zhǔn)備、發(fā)起、維持、中斷”的不斷循環(huán)。

準(zhǔn)備階段，下丘腦AgRP神經(jīng)元持續(xù)激活，削弱非攝食相關(guān)的動(dòng)機(jī)狀態(tài)，使攝食動(dòng)機(jī)“蓄力突圍”。當(dāng)攝食動(dòng)機(jī)勝出，動(dòng)物便會(huì)發(fā)起攝食：靠近食物、探索食物、開始啃咬，進(jìn)而維持?jǐn)z食——其中每個(gè)環(huán)節(jié)都由相應(yīng)的“動(dòng)機(jī)粒子”支配。突然出現(xiàn)的危險(xiǎn)會(huì)觸發(fā)防御動(dòng)機(jī)而中斷攝食；即便沒有明顯誘因，動(dòng)物也可能暫停攝食而發(fā)起其他行為——這正是不同“動(dòng)機(jī)粒子”動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)的體現(xiàn)。

外界環(huán)境與動(dòng)物內(nèi)在狀態(tài)共同對(duì)“動(dòng)機(jī)粒子”進(jìn)行調(diào)控。環(huán)境壓力會(huì)直接終止攝食并擾亂下一輪的攝食準(zhǔn)備；壓力事件過后，動(dòng)物則更容易發(fā)起享樂性攝食行為。肥胖狀態(tài)也會(huì)擾亂攝食的“動(dòng)機(jī)粒子”，并導(dǎo)致“越胖越想吃”的惡性循環(huán)。

因此，攝食不僅僅是“吃了多少”，更是一場(chǎng)“動(dòng)機(jī)粒子”的實(shí)時(shí)博弈，使動(dòng)物既能覓食果腹，又能同時(shí)防御天敵，從而得以生存繁衍。

不止于攝食：一套通用的行為解讀框架

“顆?；瘎?dòng)機(jī)”理論框架不僅能解釋攝食行為，還可延伸到防御、社交、哺育等多種本能行為。這些本能使動(dòng)物天生便能夠快速評(píng)估各種線索，平衡多種需求，靈活應(yīng)對(duì)各種情況，并不斷積累經(jīng)驗(yàn)，從而在生存這一終極需求的驅(qū)動(dòng)的下，獲取資源以適應(yīng)自然，涌現(xiàn)新的能力以改造自然——這是生物智能的核心基礎(chǔ)。利用該實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的“腦-行為-生理的量化、同步與操縱技術(shù)體系”（BBQSM）可以量化亞秒級(jí)時(shí)間精度、精細(xì)化空間尺度的行為切換特征、解讀“動(dòng)機(jī)粒子”的動(dòng)態(tài)交互。這是模擬生物智能的核心步驟，也將為具身智能的研究開啟新的高度。

當(dāng)行為發(fā)生異常時(shí)，“顆粒化動(dòng)機(jī)”理論框架與BBQSM技術(shù)體系相結(jié)合，有助于快速明確出了問題的環(huán)節(jié)，進(jìn)而通過調(diào)節(jié)特定“動(dòng)機(jī)粒子”的神經(jīng)環(huán)路而進(jìn)行干預(yù)。這為攝食障礙等疾病的研究提供了新思路。

當(dāng)前的研究還無法定義什么是動(dòng)機(jī)的“原子”。然而，“顆粒化動(dòng)機(jī)”理論框架帶來了關(guān)鍵突破：將動(dòng)機(jī)研究從宏觀描述推向了微觀實(shí)證，提供了從行為與神經(jīng)兩個(gè)層面、以亞秒級(jí)時(shí)間分辨率讀取并調(diào)控動(dòng)機(jī)狀態(tài)的研究思路。這使我們向最終揭示動(dòng)機(jī)的奧秘又邁進(jìn)了一步。

劉清晴/王立平課題組將繼續(xù)深入研究“動(dòng)機(jī)粒子”的動(dòng)態(tài)互作機(jī)制。一方面將深入解析多種“動(dòng)機(jī)粒子”在人與動(dòng)物智能活動(dòng)中的互作機(jī)制，探究智能的本質(zhì)；一方面將以新的視角解析導(dǎo)致精神疾病的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；并嘗試定義動(dòng)機(jī)的“原子”。期待具有應(yīng)用數(shù)學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)、人工智能、神經(jīng)科學(xué)等背景的有志青年加入！

圖2 顆?；瘎?dòng)機(jī)狀態(tài)調(diào)控實(shí)時(shí)行為選擇

新加坡科技研究局（A*STAR）傅玉研究員、北京腦科學(xué)與類腦研究所所長(zhǎng)羅敏敏研究員對(duì)該工作做出了精彩評(píng)論：

By傅玉，A*STAR

王立平老師團(tuán)隊(duì)這篇發(fā)表在《Neuron》上的綜述論文代表了神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域?qū)?fù)雜行為理解的一次重大范式躍遷 。在傳統(tǒng)的行為研究中，進(jìn)食往往被簡(jiǎn)化為一個(gè)由饑餓驅(qū)動(dòng)、由飽腹終止的單一生物學(xué)過程，而本研究通過引入“顆?；瘎?dòng)機(jī)狀態(tài)”（Granular Motivational States）這一核心概念，創(chuàng)新性地突破了這種二元論的局限 。作者指出，動(dòng)物在不斷變化的環(huán)境中往往面臨多種需求共存的復(fù)雜局面，通過將進(jìn)食過程精細(xì)化分解為尋找食物、接近目標(biāo)、深入調(diào)查、持續(xù)攝食以及不同形式的終止階段，該框架能夠更準(zhǔn)確地描述大腦如何根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)弱演化，在沖突的需求之間做出最優(yōu)的行為決策。

該論文展現(xiàn)了極強(qiáng)的跨學(xué)科整合能力，尤其是 BBQSM（腦-行為-生理的量化、同步與操縱）技術(shù)體系的提出，為這一理論框架提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基石 。在人工智能輔助下的高精度行為識(shí)別，該團(tuán)隊(duì)的前期工作能夠以亞秒級(jí)的時(shí)間分辨率捕捉動(dòng)物在攝食過程中的微妙狀態(tài)切換。這種從傳統(tǒng)宏觀攝入量測(cè)量向微觀行為流分析的轉(zhuǎn)變，極大地提升了我們對(duì)神經(jīng)環(huán)路功能解析的深度 。這種研究方法的創(chuàng)新，不僅有助于揭示單一神經(jīng)元群在不同行為階段截然不同的編碼邏輯，也為理解復(fù)雜神經(jīng)動(dòng)力學(xué)中的“吸引子切換”提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

該論文的發(fā)布在當(dāng)前代謝健康與神經(jīng)精神疾病研究日益迫切的背景下，具有顯著的時(shí)效性 。通過探討環(huán)境壓力、炎癥狀態(tài)以及肥胖如何重塑這些顆?；瘎?dòng)機(jī)的交互，論文揭示了病理性進(jìn)食行為背后的深層機(jī)制 。例如，長(zhǎng)期的高熱量飲食可能通過改變特定腦區(qū)的轉(zhuǎn)錄譜和神經(jīng)興奮性，削弱了原本作為進(jìn)食“剎車”的顆粒動(dòng)機(jī)，從而導(dǎo)致非生理性的過度進(jìn)食。這種對(duì)動(dòng)機(jī)失調(diào)的精細(xì)化理解，直接對(duì)接了未來精準(zhǔn)醫(yī)療的需求，為飲食障礙和肥胖癥的干預(yù)提供了更具針對(duì)性的潛在靶點(diǎn)。

此外，論文所提出的理論框架在人工智能和具身智能領(lǐng)域也蘊(yùn)含著巨大的應(yīng)用潛力。通過模擬生物體在多重需求沖突下如何通過動(dòng)機(jī)顆粒的動(dòng)態(tài)平衡來實(shí)現(xiàn)靈活的行為切換，我們可以為開發(fā)更具適應(yīng)性和自主性的機(jī)器人系統(tǒng)提供啟發(fā) 。這種基于自然智能的算法模型，超越了簡(jiǎn)單的任務(wù)導(dǎo)向邏輯，賦予了系統(tǒng)在復(fù)雜、多變環(huán)境下生存與進(jìn)化的能力。

最后，該綜述不僅是對(duì)現(xiàn)有研究的歸納，更是對(duì)未來神經(jīng)科學(xué)研究方向的指引。它鼓勵(lì)研究者跳出有限的人工實(shí)驗(yàn)范式，進(jìn)入更具生態(tài)學(xué)意義的自然主義場(chǎng)景，去探索行為背后那些重疊、流轉(zhuǎn)且充滿活力的動(dòng)機(jī)顆粒 。這種對(duì)生命活動(dòng)本質(zhì)復(fù)雜性的探索，正是這篇論文最具啟發(fā)性的意義所在。

超越“熱量吸塵器”：食欲的顆粒度

By羅敏敏，北京腦科學(xué)與類腦研究所

神經(jīng)科學(xué)家喜歡把實(shí)驗(yàn)室里的小鼠當(dāng)作“毛茸茸的熱量吸塵器”。它們仿佛內(nèi)部裝了個(gè)簡(jiǎn)單的開關(guān)，要么在“開”的狀態(tài)下狂吃，要么在“關(guān)”的狀態(tài)下停食。不過，如果你曾站在敞開的冰箱前，餓得發(fā)顫卻陷入決策癱瘓，最終放棄做一頓精致晚餐、轉(zhuǎn)而抓起一塊去年中秋節(jié)剩下來的月餅，那么恭喜，你已經(jīng)憑直覺超越絕大多數(shù)神經(jīng)科學(xué)家，領(lǐng)悟到現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)一個(gè)核心矛盾：進(jìn)食從來不是單一行為。

劉清晴和王立平最近在Neuron發(fā)表的這篇綜述，用優(yōu)雅的“顆?；瘎?dòng)機(jī)狀態(tài)”理論框架，把我們從這種二元簡(jiǎn)化主義中拽了出來。我有機(jī)會(huì)近距離審視這一理論框架的演變過程，因此很高興看到它以如此完整的形式在此呈現(xiàn)。作者令人信服地指出，進(jìn)食并非單一的驅(qū)動(dòng)力，而更像一場(chǎng)精細(xì)的神經(jīng)接力賽，包含準(zhǔn)備、啟動(dòng)、維持、中斷與終止等多個(gè)微觀階段。

這篇綜述的精彩之處在于它對(duì)這些行為階段基于現(xiàn)有的大量文獻(xiàn)進(jìn)行了詳實(shí)的神經(jīng)映射。我們了解到，雖然下丘腦弓狀核 AgRP 神經(jīng)元可能會(huì)尖叫著“我餓了”（編碼負(fù)面效價(jià)），它們必須將接力棒交給外側(cè)下丘腦GABA能神經(jīng)元來真正觸發(fā)“靠近和探索”這一系列動(dòng)作，隨后再由中縫背核GABA能神經(jīng)元和中央杏仁核五羥色胺受體2A神經(jīng)元等來評(píng)價(jià)食物獎(jiǎng)賞與應(yīng)激的平衡從而維持這一行為。這種環(huán)路水平的行為分離可以解釋一些非常有趣的行為，比如為什么動(dòng)物可能會(huì)瘋狂覓食卻拒絕進(jìn)食。

此外，我特別欣賞作者大力推介的“BBQSM”方法（即腦-行為-生理的量化、同步與調(diào)控），利用人工智能來捕捉進(jìn)食的不同階段及與躲避捕食者本能之間毫秒級(jí)的較量。如果我們唯一的衡量標(biāo)準(zhǔn)只是食槽重量的變化，這些關(guān)鍵的行為差別和底層神經(jīng)環(huán)路就會(huì)被遺漏。

總之，這篇綜述大聲提醒我們，如果想要真正理解肥胖或進(jìn)食障礙，就必須停止將“進(jìn)食”看作一個(gè)整體，而開始關(guān)注每一口的細(xì)節(jié)。通過定義動(dòng)機(jī)的“原子”單位，劉和王為該領(lǐng)域提供了一張新的“行為元素周期表”。更進(jìn)一步，它也為我們研究其它本能行為的神經(jīng)基礎(chǔ)設(shè)定了新的研究標(biāo)準(zhǔn)。

本文信息密度高，思維啟發(fā)性強(qiáng)，讀的時(shí)候也許配點(diǎn)零食享用風(fēng)味更佳。當(dāng)然，現(xiàn)在你會(huì)清楚自己吃零食時(shí)大腦正在跑哪段神經(jīng)程序。這正是理論進(jìn)步帶來的甜蜜副作用：連吃月餅都能吃出顆粒化的科學(xué)風(fēng)味。

計(jì)算神經(jīng)科學(xué)讀書會(huì)

人類大腦是一個(gè)由數(shù)以百億計(jì)的神經(jīng)元相互連接所構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，被認(rèn)為是「已知宇宙中最復(fù)雜的物體」。本著促進(jìn)來自神經(jīng)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等不同領(lǐng)域，對(duì)腦科學(xué)、類腦智能與計(jì)算、人工智能感興趣的學(xué)術(shù)工作者的交流與合作，集智俱樂部聯(lián)合國內(nèi)外多所知名高校的專家學(xué)者發(fā)起神經(jīng)、認(rèn)知、智能系列讀書會(huì)第三季——，涵蓋復(fù)雜神經(jīng)動(dòng)力學(xué)、神經(jīng)元建模與計(jì)算、跨尺度神經(jīng)動(dòng)力學(xué)、計(jì)算神經(jīng)科學(xué)與AI的融合四大模塊，并希望探討計(jì)算神經(jīng)科學(xué)對(duì)類腦智能和人工智能的啟發(fā)。讀書會(huì)已完結(jié)，現(xiàn)在報(bào)名可加入社群并解鎖回放視頻權(quán)限。

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生命復(fù)雜性讀書會(huì)：

生命復(fù)雜系統(tǒng)的構(gòu)成原理

在生物學(xué)中心法則的起點(diǎn)，基因作為生命復(fù)雜系統(tǒng)的遺傳信息載體，在生命周期內(nèi)穩(wěn)定存在；而位于中心法則末端的蛋白質(zhì)，其組織構(gòu)成和時(shí)空變化的復(fù)雜性呈指數(shù)式增長(zhǎng)。隨著分子生物學(xué)數(shù)十年來的突飛猛進(jìn)，尤其是生命組學(xué)（基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等的集合）等領(lǐng)域的日新月異，當(dāng)代生命科學(xué)臨近爆發(fā)的邊緣。如此海量的數(shù)據(jù)如何幫助我們揭示宇宙中最復(fù)雜的物質(zhì)系統(tǒng)——“人體”的構(gòu)成原理和設(shè)計(jì)原理？闡釋人類發(fā)育、衰老和重大疾病的發(fā)生機(jī)制？

集智俱樂部聯(lián)合西湖大學(xué)理學(xué)院及交叉科學(xué)中心講席教授湯雷翰，國家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（北京）副研究員常乘、李楊，香港浸會(huì)大學(xué)助理教授唐乾元，北京大學(xué)前沿交叉學(xué)科研究院研究員林一瀚，中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士后唐詩婕，共同發(fā)起，從微觀細(xì)胞尺度、介觀組織器官尺度到宏觀人體尺度，梳理生命科學(xué)領(lǐng)域中的重要問題及重要數(shù)據(jù)，由生物學(xué)家提問，希望促進(jìn)統(tǒng)計(jì)物理、機(jī)器學(xué)習(xí)方法研究者和生命科學(xué)研究者之間的深度交流，建立跨學(xué)科合作關(guān)系，激發(fā)新的研究思路和合作項(xiàng)目。讀書會(huì)目前共進(jìn)行10期，現(xiàn)在報(bào)名參與讀書會(huì)可以加入讀書會(huì)社群，觀看視頻回放，解鎖完整讀書會(huì)權(quán)限。

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