劉清晴、王立平團隊：探尋動機的“原子”

導(dǎo)語

動機是驅(qū)動行為的內(nèi)在力量。無論是關(guān)乎命運的重大時刻還是決定晚飯吃啥的微小瞬間，動機都支配著我們的行為。這一系列大大小小的動機體現(xiàn)了我們的人格與個性，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)于動機的經(jīng)典理論：本能論（instinct theory）認為行為由先天本能驅(qū)動；驅(qū)力降低理論（drive reduction theory）指出，動機源于生理需求，驅(qū)動特定行為滿足該需求；誘因理論（incentive theory）則強調(diào)，外部刺激同樣會塑造行為。這些理論對動機的定義始終停留在宏觀層面，難以解釋行為的實時動態(tài)性。

2月4日，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院腦認知與腦疾病研究所、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院、深圳理工大學(xué)劉清晴/王立平團隊在神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域著名期刊Neuron發(fā)表重磅綜述，提出“顆?；瘎訖C調(diào)控實時行為選擇”的理論框架，為動機的精細解讀提供了全新視角。

關(guān)鍵詞：顆?；瘎訖C、實時行為選擇、攝食行為、神經(jīng)環(huán)路、動機競爭、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：

中科院深圳先進技術(shù)研究院副研究員，碩士生導(dǎo)師，深圳市級人才。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)控機制：以攝食和避險這兩種最基本的本能行為為切入點，利用深度學(xué)習(xí)方法精細分析行為模式，借助神經(jīng)鈣信號分析和光遺傳調(diào)控等手段深入解析不同情境下動物快速做出合理選擇的神經(jīng)機制。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物所的一名新入學(xué)的博士生，由于平時實驗以“殘殺”果蠅為主，故得名果蠅小姐。果蠅對待工作的態(tài)度非常認真，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的時間。（詳情請見：《》）

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)表時間：2026年2月4日 論文來源：Neuron

“原子”突破傳統(tǒng)：動機是一系列的“粒子級”狀態(tài)

大腦是動機的物質(zhì)基礎(chǔ)，行為是動機的外在表現(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精度解讀復(fù)雜多變的行為；神經(jīng)活動在體實時記錄、光遺傳調(diào)控等技術(shù)的成熟，使動機的精準(zhǔn)量化成為可能。

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

圖1 顆?；瘎訖C狀態(tài)的神經(jīng)機制

攝食全過程：一場“動機粒子”的動態(tài)博弈

動機源于需求。面對復(fù)雜的自然環(huán)境，動物往往同時有多種需求，每種都關(guān)乎生存，例如覓食果腹與防御天敵。團隊前期的研究（Neuron，2023）發(fā)現(xiàn)，在吃飽之前，攝食動機與安全動機始終在相互競爭，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)的動機狀態(tài)，使攝食動機“蓄力突圍”。當(dāng)攝食動機勝出，動物便會發(fā)起攝食：靠近食物、探索食物、開始啃咬，進而維持攝食——其中每個環(huán)節(jié)都由相應(yīng)的“動機粒子”支配。突然出現(xiàn)的危險會觸發(fā)防御動機而中斷攝食；即便沒有明顯誘因，動物也可能暫停攝食而發(fā)起其他行為——這正是不同“動機粒子”動態(tài)競爭的體現(xiàn)。

外界環(huán)境與動物內(nèi)在狀態(tài)共同對“動機粒子”進行調(diào)控。環(huán)境壓力會直接終止攝食并擾亂下一輪的攝食準(zhǔn)備；壓力事件過后，動物則更容易發(fā)起享樂性攝食行為。肥胖狀態(tài)也會擾亂攝食的“動機粒子”，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“動機粒子”的實時博弈，使動物既能覓食果腹，又能同時防御天敵，從而得以生存繁衍。

不止于攝食：一套通用的行為解讀框架

“顆粒化動機”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。這些本能使動物天生便能夠快速評估各種線索，平衡多種需求，靈活應(yīng)對各種情況，并不斷積累經(jīng)驗，從而在生存這一終極需求的驅(qū)動的下，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)。利用該實驗室開發(fā)的“腦-行為-生理的量化、同步與操縱技術(shù)體系”（BBQSM）可以量化亞秒級時間精度、精細化空間尺度的行為切換特征、解讀“動機粒子”的動態(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，“顆?；瘎訖C”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)，進而通過調(diào)節(jié)特定“動機粒子”的神經(jīng)環(huán)路而進行干預(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機的“原子”。然而，“顆?；瘎訖C”理論框架帶來了關(guān)鍵突破：將動機研究從宏觀描述推向了微觀實證，提供了從行為與神經(jīng)兩個層面、以亞秒級時間分辨率讀取并調(diào)控動機狀態(tài)的研究思路。這使我們向最終揭示動機的奧秘又邁進了一步。

劉清晴/王立平課題組將繼續(xù)深入研究“動機粒子”的動態(tài)互作機制。一方面將深入解析多種“動機粒子”在人與動物智能活動中的互作機制，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)；并嘗試定義動機的“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?；瘎訖C狀態(tài)調(diào)控實時行為選擇

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

By傅玉，A*STAR

王立平老師團隊這篇發(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，進食往往被簡化為一個由饑餓驅(qū)動、由飽腹終止的單一生物學(xué)過程，而本研究通過引入“顆?；瘎訖C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，通過將進食過程精細化分解為尋找食物、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)實時動機的強弱演化，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實的技術(shù)基石 。在人工智能輔助下的高精度行為識別，該團隊的前期工作能夠以亞秒級的時間分辨率捕捉動物在攝食過程中的微妙狀態(tài)切換。這種從傳統(tǒng)宏觀攝入量測量向微觀行為流分析的轉(zhuǎn)變，極大地提升了我們對神經(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)動力學(xué)中的“吸引子切換”提供了實驗依據(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?；瘎訖C的交互，論文揭示了病理性進食行為背后的深層機制 。例如，長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，削弱了原本作為進食“剎車”的顆粒動機，從而導(dǎo)致非生理性的過度進食。這種對動機失調(diào)的精細化理解，直接對接了未來精準(zhǔn)醫(yī)療的需求，為飲食障礙和肥胖癥的干預(yù)提供了更具針對性的潛在靶點。

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機顆粒的動態(tài)平衡來實現(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)境下生存與進化的能力。

最后，該綜述不僅是對現(xiàn)有研究的歸納，更是對未來神經(jīng)科學(xué)研究方向的指引。它鼓勵研究者跳出有限的人工實驗范式，進入更具生態(tài)學(xué)意義的自然主義場景，去探索行為背后那些重疊、流轉(zhuǎn)且充滿活力的動機顆粒 。這種對生命活動本質(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)家喜歡把實驗室里的小鼠當(dāng)作“毛茸茸的熱量吸塵器”。它們仿佛內(nèi)部裝了個簡單的開關(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)一個核心矛盾：進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“顆粒化動機狀態(tài)”理論框架，把我們從這種二元簡化主義中拽了出來。我有機會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，進食并非單一的驅(qū)動力，而更像一場精細的神經(jīng)接力賽，包含準(zhǔn)備、啟動、維持、中斷與終止等多個微觀階段。

這篇綜述的精彩之處在于它對這些行為階段基于現(xiàn)有的大量文獻進行了詳實的神經(jīng)映射。我們了解到，雖然下丘腦弓狀核 AgRP 神經(jīng)元可能會尖叫著“我餓了”（編碼負面效價），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)元等來評價食物獎賞與應(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，比如為什么動物可能會瘋狂覓食卻拒絕進食。

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食的不同階段及與躲避捕食者本能之間毫秒級的較量。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食障礙，就必須停止將“進食”看作一個整體，而開始關(guān)注每一口的細節(jié)。通過定義動機的“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，讀的時候也許配點零食享用風(fēng)味更佳。當(dāng)然，現(xiàn)在你會清楚自己吃零食時大腦正在跑哪段神經(jīng)程序。這正是理論進步帶來的甜蜜副作用：連吃月餅都能吃出顆?；目茖W(xué)風(fēng)味。

計算神經(jīng)科學(xué)讀書會

人類大腦是一個由數(shù)以百億計的神經(jīng)元相互連接所構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，被認為是「已知宇宙中最復(fù)雜的物體」。本著促進來自神經(jīng)科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)以及計算機科學(xué)等不同領(lǐng)域，對腦科學(xué)、類腦智能與計算、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)、認知、智能系列讀書會第三季——，涵蓋復(fù)雜神經(jīng)動力學(xué)、神經(jīng)元建模與計算、跨尺度神經(jīng)動力學(xué)、計算神經(jīng)科學(xué)與AI的融合四大模塊，并希望探討計算神經(jīng)科學(xué)對類腦智能和人工智能的啟發(fā)。讀書會已完結(jié)，現(xiàn)在報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：

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，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)成和時空變化的復(fù)雜性呈指數(shù)式增長。隨著分子生物學(xué)數(shù)十年來的突飛猛進，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)計原理？闡釋人類發(fā)育、衰老和重大疾病的發(fā)生機制？

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，希望促進統(tǒng)計物理、機器學(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目。讀書會目前共進行10期，現(xiàn)在報名參與讀書會可以加入讀書會社群，觀看視頻回放，解鎖完整讀書會權(quán)限。

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