- Neuroimage. 2007 Okt 15; 38 (1-9): 194 – 202.
- doi: 10.1016 / j.neuroimage.2007.06.038
PMCID: PMC2706325
Bianca C. Wittmann, Nico Bunzeck,b Raymond J. Dolan,a kaj Emrah Düzelb,c,⁎
Ĉi tiu artikolo estis citita de aliaj artikoloj en PMC.
abstrakta
La dopaminergia meza cerbo, kiu enhavas la substantia nigra kaj ventrala tegmentala areo (SN / VTA), ludas centran rolon en rekompenc-prilaborado. Ĉi tiu regiono ankaŭ estas aktivigita per novaj stimuloj, levante la eblecon, ke noveco kaj rekompenco havas komunajn funkciajn proprietojn. Nuntempe ne klaras, ĉu funkciaj aspektoj de rekompenco-prilaborado en la SN / VTA, nome, aktivigo per neatenditaj rekompencoj kaj moneroj, kiuj antaŭdiras rekompencon, ankaŭ karakterizas novajn prilaborojn. Por trakti ĉi tiun demandon, ni faris fMRI-eksperimenton, dum kiu subjektoj vidis simbolajn signojn, kiuj antaŭdiris ĉu romanajn aŭ familiarajn bildojn de scenoj kun 75%-valideco. Ni montras, ke SN / VTA estis aktivigita per signoj antaŭdirantaj novajn bildojn same kiel per neatenditaj romanaj bildoj, kiuj sekvis familiarajn antaŭdirojn, respondon de "neatendita noveco". La hipokampo, regiono implikita en detekti kaj kodigi novajn stimulojn, montris anticipan novecon respondo sed diferencis de la responda profilo de SN / VTA en respondado de rezulto al atendita kaj neatendita "noveco". En kondutisma etendaĵo de la eksperimento, memoro pliiĝis relative al familiareco komparante malfruan agnoskon por antaŭviditaj romanaj stimuloj kun neatenditaj romanaj stimuloj. Ĉi tiuj datumoj malkaŝas komunaĵojn en SN / VTA-respondoj por antaŭvidi rekompencon kaj antaŭvidi novajn stimulojn. Ni sugestas, ke ĉi tiu antaŭvida respondo kodas motivan esploran novecan signalon, kiu kune kun antaŭtempa aktivado de la hipokampo kondukas al plibonigita kodigo de novaj eventoj. En pli ĝeneralaj terminoj, la datumoj sugestas, ke dopaminergia prilaborado de novecoj povus esti grava por funkciigi esploradon de novaj medioj.
Enkonduko
Unu-neuronaj registradoj en bestoj kaj lastatempaj funkciaj magnetaj resonaj bildigaj studoj (fMRI) en homoj provizas konverĝajn evidentaĵojn, ke la SN / VTA-mezkerna regiono estas aktivigita ne nur per rekompenco (Schultz, 1998) sed ankaŭ per novaj stimuloj eĉ en foresto de plifortigo (Schultz et al., 1997; Schott et al., 2004; Bunzeck kaj Duzel, 2006). SN / VTA-aktivigo per noveco altigas la eblecon, ke noveco povus havi intrinsekajn rekompencajn propraĵojn. Se tiel, trajtoj de rekompenc-prilaborado, kiel la tempa movo de respondoj en kondiĉado, ankaŭ devas teni novajn pretojn. En paradigmaj antaŭvidaj rekompencoj, dopaminergiaj neŭronoj kodigas rekompencon kiam oni sciigis la kontantecon inter antaŭdira stimulo kaj posta rekompenco. Specife, ĉi tiuj neŭronoj respondas al la unua fidinda antaŭdiro de rekompenco sed jam ne al ricevo de rekompenco (Ljungberg et al., 1992; Schultz et al., 1992, 1997; Schultz, 1998). Ĉu noveca prilaborado en la SN / VTA ankaŭ montras ĉi tiujn rilatajn rekompencojn estas neklaraj.
La hipokampo kritikas en formado de epizodaj longtempaj memoroj pri romanaj eventoj (Vargha-Khadem et al., 1997; Duzel et al., 2001) kaj kredis doni la ĉefan enigon por novega signalo en SN / VTA (Lisman kaj Grace, 2005). Dopamina liberigita de neŭronoj SN / VTA, siavice, estas kritika por stabiligi kaj konservi longtempan potencon (LTP) kaj longperspektivan depresion (LTD) en hipokampa regiono CA1 (Frey et al., 1990, 1991; Huang kaj Kandel, 1995; Sajikumar kaj Frey, 2004; Citrono kaj Manahan-Vaughan, 2006; por revizio vidu Jay, 2003). FMRI-datumoj montris, ke kuna SN / VTA kaj hipokampa aktivado estas asociita kun sukcesa longtempa memoro-formado (Schott et al., 2006) kaj rekompenco-rilata plibonigo en nova stimulila kodadoWittmann et al., 2005; Adcock et al., 2006). Konsiderante tiajn konverĝajn indikaĵojn, lastatempaj modeloj de hipokampo-dependa memoro-formado emfazas funkcia rilato inter detektado de novedzo en la hipokampo kaj plibonigo de hipokampa plasticeco per dopaminergia modulado induktita de novedzino devenanta de la SN / VTA (Lisman kaj Grace, 2005). Tial, la demando ĉu la SN / VTA estas aktivigita antaŭvidante novecon iras preter koncepta kompreno de la rilato inter noveco kaj rekompenco por ampleksi mekanismojn de hipokampa plasticidad. Plue, lastatempe estis sugestite, ke kompreni la rilaton inter novedzino kaj rekompenco-prilaborado en SN / VTA eble malkaŝos ligojn inter instigo, serĉado de novecoj kaj esplorado (Bunzeck kaj Duzel, 2006; Knutson kaj Cooper, 2005).
Ni esploris antaŭvidajn respondojn al novaj kaj familiaraj stimuloj en fMRI-paradigmo modeligita laŭ rekompencaj antaŭvidaj proceduroj (Figo. 1). Koloraj kvadratoj servis kiel notoj, kiuj antaŭdiris postan prezenton de noveloj aŭ antaŭe familiaraj bildoj de scenoj. Temoj estis instrukciitaj ĉeesti al ĉiu retejo kaj tiam indiki kiel eble plej rapide kaj precize, ĉu la posta bildo estis familiara aŭ nova. Ĉar la fMRI-eksperimento postulis grandan nombron de provoj, ni ankaŭ realigis pure kondutan version, en kiu provaj nombroj estis pli optimumaj por taksi kiel epizoda memoro-efikeco estis trafita de antaŭĝojo de noveco uzante memorigan / konatan paradigmon (Tulving, 1985).
Eksperimentaj procedoj
temoj
Dek kvin sanaj plenkreskuloj (averaĝa aĝo [± SD] 24.5 ± 4.0 jaroj, ĉiuj lertaj, 7 viraj) partoprenis la eksperimenton. Ĉiuj partoprenantoj donis skriban konsentan konsenton por partopreni, kaj la studo estis laŭ la gvidlinioj de la etika komitato de la Universitato de Magdeburgo, Medicina Fakultato.
Eksperimenta paradigmo
Ni uzis 245 grizskalajn pejzaĝajn fotojn kun normaligita lumeco. Partoprenantoj ricevis skribajn instrukciojn inkluzive de presaĵoj de kvin bildoj elektitaj por konatiĝo. Antaŭ ol eniri la skanilon, ĉiu el ĉi tiuj bildoj estis prezentita ok fojojn sur komputila ekrano laŭ hazarda ordo (daŭro: 1500 ms, ISI: 1200 ms) dum partoprenantoj ricevis instrukciojn atente rigardi. En la skanilo, ambaŭ anatomiaj kaj funkciaj bildoj estis kolektitaj. Partoprenantoj partoprenis 12 sesiojn de 5.7-min-daŭro, ĉiu enhavanta 40-provojn de 4.5-12-s-longo. Dum ĉiu provo, partoprenantoj vidis flavan aŭ bluan kvadraton (1500 ms) indikantan kun 75% precizeco ĉu la sekva bildo estus konata aŭ nova (vidu Figo. 1A por tasko kaj instrukcioj). Post varia prokrasto (0-4.5 s), bildo de la antaŭvidita kategorio estis montrita en 75% de la provoj, kaj bildo de la neantaŭvidita kategorio, romano sekvanta konatan signalon kaj konata post novaĵo, estis montrita en 25 % de la provoj (1500 ms). Ambaŭ kategorioj montriĝis egale ofte. Partoprenantoj indikis per rapida butona premo (dekstra aŭ maldekstra indekso aŭ meza fingro) ĉu la bildo apartenas al la konata kategorio aŭ ne. Sekvis fiksa fazo kun ŝanĝiĝema daŭro (1.5-4.5 s). La signalaj koloroj asociitaj kun ĉiu bilda kategorio estis kontraŭpezitaj inter partoprenantoj, same kiel la responda mano kaj la atribuo de la fingroj al la kategorioj.
fMRI-proceduroj
Ni akiris 226 eo-planajn bildojn (EPI) po sesio per 3 T-skanilo (Siemens Magnetom Trio, Erlangen, Germanio) kun TR de 1.5 sekundoj kaj TE de 30 ms. Bildoj konsistis el 24 tranĉaĵoj laŭ la laŭlonga akso de la mezcerbo (64 × 64-matrico; vidkampo: 19.2 cm; grandeco de vokselo: 3 × 3 × 3 mm) kolektitaj en interplektita sinsekvo. Ĉi tiu parta volumo kovris hipokampon, amigdalon, cerban trunkon (inkluzive diencefalon, mezencefalon, pons kaj medolan oblongatan) kaj partojn de la prealfronta korto. Skanila bruo reduktiĝis per orelŝtopiloj kaj la kapmovoj de subjektoj estis minimumigitaj per ŝaŭmokusenoj. Stimulsekvenco kaj tempigo estis optimumigitaj por efikeco koncerne fidindan apartigon de signalvortoj kaj rezult-rilataj hemodinamikaj respondoj (Hinrichs et al., 2000). EPI-reakcia sekvenco (IREPI) estis akirita por ĉiu subjekto por plibonigi normaligon. Skanadaj parametroj estis la samaj kiel por la EPI-sekvenco sed kun plena cerba kovrado.
Antaŭtraktado kaj analizo de datumoj estis faritaj per programaro pri Statistika Parametrika Mapado efektivigita en Matlab (SPM2; Wellcome Trust Center for Neuroimaging, Instituto de Neŭrologio, Londono, Britio). EPI-bildoj estis korektitaj pro tranĉa tempo kaj movado kaj poste spacaj normaligitaj al la ŝablono de Montreala Neŭrologia Instituto per deformado de la anatomia IREPI de la subjekto al la ŝablono SPM kaj aplikado de ĉi tiuj parametroj al la funkciaj bildoj, transformante ilin en 2 × 2 × 2 mm-grandajn vokselojn. Ili tiam estis glatigitaj per 4 mm gaŭsa kerno.
Por statistika analizo, la datumoj estis skalitaj voxel-per-voxel sur sian tutmondan meznivelon kaj altan enirpermesilon filtritan. Prova rilata agado por ĉiu subjekto estis taksita per kunvolvado de vektoro de provludoj kun kanona hemodinamika respondfunkcio kaj ĝiaj tempaj derivaĵoj (Friston et al., 1998). Ĝenerala lineara modelo (GLM) estis precizigita por ĉiu partoprenanto por modeligi efikojn de intereso uzante du onsetojn por provo, unu por apero de komenco kaj alia por ekesto de rezultoj (kunvariancoj estis: noveco aŭ aspekto, familiareco, atendita / neatendita romano, atendita / neatendita familiara rezulto) kaj ses kopirajtoj sen intereso kaptantaj postlasantajn artefaktojn. La jenaj kontrastoj estis analizitaj: romano vs konataj rezultoj, romano vs familiaraj rezultoj, neatenditaj vs atenditaj rezultoj, neatenditaj vs. atendataj romanaj rezultoj kaj neatenditaj vs. atendataj familiaraj rezultoj. Post kreado de statistikaj parametraj mapoj por ĉiu partoprenanto aplikante linearajn kontrastojn al la parametraj taksoj, dua-nivela hazarda efiko-analizo estis farita por taksi grupajn efikojn. Konsiderante nian prioriotan hipotezon pri aktivigo de la rekompenco kaj hipokampaj sistemoj, la efikoj estis provitaj pri signifo en unu-specimeno t-testas ĉe sojlo de p <0.005, nekorektita, kaj minimuma aretgrandeco de k = 5 vokseloj, krom se alie dirite. Sferika eta volumena korekto tiam estis farita centrita sur la pintaj vokseloj, uzante diametrojn respondajn al la grandeco de la strukturoj [7.5 mm por aktivigoj en la antaŭa hipokampo (vidu Lupien et al., 2007) kaj 4.5 mm por aktivigoj en la substantia nigra (vidu Geng et al., 2006)]. Beta-valoroj de pintaj vokseloj en substantia nigra kaj hipokampo estis ĉerpitaj kaj korektitaj per la valoro de la HRF por ĝenerala nivelo de aktivigo en la provo por doni procenton de signala ŝanĝo. Ĉiuj kondutaj mezumoj estas donitaj kiel mezvaloroj ± norma eraro de la meznombro (SEM).
Por lokalizi mezrapidan agadon, aktivigaj mapoj estis supermetitaj al meznombra bildo de 33-spacie normaligitaj magnetaj translokigaj (MT) bildoj akiritaj antaŭe (Bunzeck kaj Duzel, 2006). Sur bildoj de MT, la substantia nigra povas esti facile distingebla de ĉirkaŭaj strukturoj (Eckert et al., 2004). Por helpi la lokalizon de aktivigoj, la pintaj voxeloj de ĉiu kontrasto estis translokigitaj al Talairach-spaco (Talairach kaj Tournoux, 1988) uzante la funkcion Matlab mni2tal.m (Matthew Brett, 1999) kaj kongruis al anatomiaj areoj per la programaro Talairach Daemon Client (Lancaster et al., 2000; Versio 1.1, Esplora Centro pri Esploro, Universitato de Teksasa Sanscienca Centro ĉe San Antonio). Ĉiuj stereotaksaj koordinatoj estas donitaj en Talairach-spaco.
Aparta memora takso
En aparta konduta sekvaĵa studo instigita de la fMRI-trovoj, partoprenantoj de 12 (2-masklo) kompletigis la samajn familiarajn kaj novajn antaŭvidajn procedojn kiel efektivigitaj por la fMRI-eksperimento. La kondutisma eksperimento estis apartigita de la fMRI-eksperimento ĉar la daŭro kaj nombro de stimuloj en la fMRI estis optimumigitaj por plibonigi signalan kvaliton sed tro vasta por permesi memorfaron resti super hazardo. Tial, por faciligi enmemorigon en la kondutisma eksperimento, la nombro de provoj enhavantaj atenditajn romanajn bildojn reduktis al 120, la nombro de neatenditaj romanaj bildoj al 40. Unu tagon post la studsesio, partoprenantoj kompletigis memor-teston enhavantan ĉiujn romanajn bildojn de 160 de la studa fazo (nun "malnovaj" bildoj) kaj 80 novajn bildojn de distro, kiujn la partoprenantoj ne vidis antaŭe (Figo. 1B). En ĉi tiu parto de la studo, partoprenantoj prenis du sinsekvajn decidojn por ĉiu bildo, ambaŭ indikitaj de teksto prezentita sub la bildo. La unua decido estis fari "malnovan / novan" juĝon, la dua decido estis "memori / scii / diveni" (post "malnova" respondo), aŭ "certigi / diveni" (post "nova" respondo) juĝo. Tempigo estis memrapida, kun tempolimo por la decidoj de 3 s kaj 2.5 s, respektive, sekvita de 1 s-fiksa fazo antaŭ prezento de la sekva bildo.
rezultoj
Kondukaj rezultoj
Por la studfazo, 2 × 2 × 2 ANOVA pri reagaj tempoj de partoprenantoj pri ĝustaj provoj kun la faktoroj bilda kategorio (romano / konata), atendo (atendita / neatendita) kaj grupo (skanita grupo / memora grupo) montris ĉefajn efikojn de bildkategorio kaj atendo kaj interagado inter grupo kaj bildkategoria efiko (vidu tablo 1 por reagaj tempoj; kategoria efiko: F[1,25] = 31.57, p <0.001; atendefiko: F[1,25] = 8.47, p <0.01; interaga efiko: F[1,25] = 5.49, p <0.05). Post hoc parigita t-testoj konfirmis, ke reagaj tempoj por ambaŭ atendataj familiaraj bildoj kaj atendataj romanaj bildoj estis signife pli mallongaj ol por la respondaj neatenditaj bildoj (p <0.01 kaj p <0.05, respektive). Reagtempoj por ambaŭ atendataj kaj neatenditaj konataj bildoj estis signife pli mallongaj ol por la respondaj novaj bildoj (p <0.001 kaj p = 0.001, respektive). La interaga efiko ne rezultis de signifa kategoria efiko en nur unu partoprenanta grupo, kiel t-testoj komparantaj reagajn tempojn al novaj kaj familiaraj bildoj estis signifaj por ambaŭ grupoj (p <0.05 por la skanita grupo kaj p <0.001 por la memora grupo). Ĉi tiuj rezultoj konfirmas, ke partoprenantoj atentis la indikojn kaj uzis ilin por akiri kondutan avantaĝon por la diskriminacio de novaj kaj konataj bildoj. Ĝustaj respondaj indicoj ne diferencis inter la kategorioj aŭ inter grupoj (mezumo por atendataj novaj bildoj: 95.1% ± 3.7%, por neatenditaj novaj bildoj: 94.1 ± 3.6%, por atendataj konataj bildoj: 93.8% ± 3.9% kaj por neatenditaj konataj bildoj : 93.4% ± 3.5%).
Ni tiam analizis rezultojn de la memoro-testo, kiu estis efektivigita 1 tagon post la studa fazo en la kondutisma sekvaĵo. Duflanka ANOVA kun la faktoroj memoro (korektitaj memoraj / konataj tarifoj) kaj novega antaŭvidado (atendata / neatendita) montris interagan efikon (F[1,11] = 5.66, p <0.05). Post hoc parigita t-testo malkaŝis signife pli altan diferencon inter korektitaj memoraj / sciaj indicoj por atenditaj (8.9 ± 5%) ol neatenditaj (0.9 ± 4%) novaj bildojp <0.05; por respondoprocentoj vidu tablo 2). Plu post hoc pari t-testoj konfirmis, ke nek korektita memorofteco kontraŭ korektita scipovo nek atendita kontraŭ neatendita sole estis signife malsamaj. Proporcio de divenaj respondoj ne diferencis inter la kategorioj (11.1 ± 2.3% por atendataj kaj 12.3 ± 2.4% por neatenditaj bildoj).
Ni ankaŭ analizis la kontribuojn de memoro kaj familiareco laŭ sendependa supozo surbaze de vaste akceptita modelo (Yonelinas et al., 1996), laŭ kiu rememorado reprezentas hipokamp-dependan sojlan procezon dum familiareco reprezentas signal-detektan procezon, kiu povas esti subtenata en la foresto de sendifekta hipokampo. Rememoro estis taksita subtrahante la indicon de memoraj falsaj alarmoj (RFA) de la memora indico. Fameco estis taksita unue kalkulante familiarajn respondojn (FR, vidu ekvacion sube) kaj poste akirante la respondan d-primaran valoron.
Por povi kompari taksojn pri memoro (RE), kiuj estas respondaj proporcioj en procento, kaj familiaraj taksoj (FE), kiuj estas d'valoroj, ambaŭ mezuroj transformiĝis en z-spektoj antaŭ statistikaj analizoj. Duflanka ANOVA kun la faktoroj memoro (memoriga takso / familiara takso) kaj noveca antaŭvidado (atendata / neatendita) konfirmis la interagan efikon akiritan en la ANOVA pri respondaj indicoj (F[1,11] = 5.78, p <0.05).
fMRI-rezultoj
La malhelpoj antaŭvidantaj novajn bildojn, male al antaŭvidado de familiaraj bildoj, kaŭzis signife pli altan agadon en cerbaj regionoj, kiuj formas la dopaminergian sistemon (maldekstra striatumo; dekstra cerbo, tre probable la SN); Figs. 2A, B; tablo 3), areoj antaŭe asociitaj kun rekompenco de rekompenco (Knutson et al., 2001a, b; O'Doherty et al., 2002; por revizio vidu Knutson kaj Cooper, 2005). Por la rezulta kontrasto, neatenditaj kontraŭ atenditaj romanaj rezultoj ankaŭ aktivigis la ĝustan SN / VTA (Figs. 4A, B; tablo 4). Ĉi tiu aktiviga ŝablono similas al aktiviga mastro vidita en dopaminergika mezo kun cerbaj paradigmoj, kie dopaminergiaj neŭronoj raportas prognozan eraron rekompence (Schultz et al., 1997). En kontrasto, aktiveco en respondo al konataj famoj kaj neatenditaj vs. atendataj familiaraj bildoj ne montris ĉi tiun padronon. Tiel ĉi tiuj rezultoj montras paralelojn inter prilaborado de noveco kaj rekompenco en la SN / VTA.
En la hipokampo, ambaŭ novecoj antaŭviditaj kaj novaj rezultoj estis asociitaj kun plibonigita bilatera agado kompare kun antaŭtimo kaj rezulto de familiaraj stimuloj (Figoj. 2C, D kaj 3; tablo 3). La dekstra hipokampo ankaŭ estis pli aktiva por neatenditaj romanaj bildoj ol por atendataj romanaj bildoj (Figs. 4C, D; tablo 4). Krome, la maldekstra hipokampo (koordinatoj de Talairach: - 36, - 14, - 14) montris pli altan agadon por la prezento de ĉiuj neatenditaj bildoj en kontrasto kun ĉiuj atendataj bildoj, kongrua kun la hipokampa prilaborado de kunteksta noveco (Ranganath kaj Rainer, 2003; Bunzeck kaj Duzel, 2006).
En la signalvorto, estis signifa pozitiva korelacio inter dekstra SN / VTA-aktivigo kaj dekstra hipokampa agado kiel provita per averaĝa procenta signala ŝanĝo responde al novecaj signalvortoj en la pintaj vokseloj de la kontrasto "noveco kontraŭ familiareco" super partoprenantoj ( Tiu de Pearson r = 0.48, p <0.05 unvostaj; Figo. 5). Tiel, niaj datumoj indikas funkcian interagadon same kiel funkciajn disiĝojn inter la SN / VTA kaj la hipokampo en noviga prilaborado.
diskuto
Kondutisme, signalvorto estis asociita kun signifa efiko al la reagaj tempoj de subjektoj dum diskriminacio de novaj kaj konataj stimuloj, montrante ke signaloj antaŭdirantaj novajn aŭ konatajn eventojn estis prilaboritaj de subjektoj. fMRI-analizo malkaŝis, ke signaloj antaŭdirantaj novajn bildojn estigis signife pli altan SN / VTA-aktivigon ol signaloj antaŭdirantaj konatajn stimulojn (Figs. 2A, B; tablo 3). Ĉi tiu SN / VTA-aktiva ŝablono en respondo al noveco similas al ŝablono trovita en rekomendaj paradigmoj, kie respondo vidiĝas al la plej frua antaŭdiro de rekompenco (Knutson et al., 2001a; Wittmann et al., 2005). Alia propraĵo de rekompenco-prilaborado en la SN / VTA, nome, pliigita agado por neatendita kompare kun atendataj rekompencoj (Schultz, 1998), ankaŭ estis paraleligita per SN / VTA-respondoj al novecoj. SN / VTA-aktivado estis pli forta en respondo al neatendita prezento kompare kun atendita prezento de novaj artikoloj (Figs. 4A, B; tablo 4). Notu ke estas malverŝajne, ke antaŭtempa SN / VTA-aktivigo reflektis poluadon de la hemodinamika signalo induktita de postaj romanaj stimuloj, ĉar ne estis SN / VTA-aktivigo per antaŭdiritaj romanaj stimuloj aŭ familiarecoj, montrante la efikecon de la jittering-protokolo.
Niaj trovoj indikas, ke la simileco inter novedeco kaj rekompenco preterpasas ilian komunan influon sur SN / VTA-hipokampaj cirkvitoj kaj altigas la eblecon, ke noveco mem estas prilaborita simile al rekompenco. Ĉi tio kongruas kun kelkaj observaĵoj de bestaj esploroj, inkluzive de datumoj montrantaj reduktitan memadministradon de amfetamino dum esplorado de novaj objektoj (Klebaur et al., 2001), disvolviĝo de loko preferita por medioj enhavantaj novajn stimulojn (Bevins kaj Bardo, 1999) kaj kondiĉado al noveco (Reed et al., 1996). Ĉi tiu rilato inter nocio kaj rekompenco ne efikas sur inferencoj derivitaj de tradiciaj plifortigaj protokoloj, kiuj funkcias efike kun familiaraj stimuloj. Ĉi tio parolas pri tio, ke en multaj situacioj estas klare avantaĝe por agento formi rekompencajn asociojn al tre konataj eroj. Tamen niaj datumoj donas subtenon al la ideo, ke intrinsekaj rekompencaj ecoj de novaj stimuloj povas subesti esplorajn kondutojn tipe observatajn al novaj kaj kuntekstoj.Ennaceur kaj Delacour, 1988; Stansfield kaj Kirstein, 2006). Alia posedaĵo de SN / VTA neuronal kodigo de rekompenco estas adapta kodado (Tobler et al., 2005), kiu karakterizas per malsama nivelo respondi al la sama atendata rekompenca valoro depende de la alternativaj rekompencoj disponeblaj en ĉiu kunteksto. Mezvaloraj rekompencoj kondukas al pli alta dopaminergia respondo se prezentite en kunteksto kun malaltvaloraj rekompencoj ol en kunteksto kun altvaloraj rekompencoj. Ĉi tiu propraĵo de prilaborado de rekompenco de SN / VTA ankoraŭ ne estis replikita pro noveco en homoj. Fakte estas evidenteco, ke, male al rekompenco, noveco eble ne kodiĝos adapteble en la homa SN / VTA (Bunzeck kaj Duzel, 2006), sugestante funkciajn diferencojn inter noveco kaj rekompenco, kiuj portos plian enketadon.
La stimulo-rilata ŝablono de agado dum noviga prilaborado en la hipokampo diferencis de la ŝablono vidita en la SN / VTA. Male al SN / VTA, la hipokampo montris pli altan aktivecon por atendataj romanaj stimuloj mem (Figo. 3). Plie, la hipokampo ankaŭ pli aktivis per kunteksta noveco (Lisman kaj Grace, 2005) sendepende de stimulo-noveco, ŝajna en sia respondo al la nevidita prezento de familiaraj bildoj. Ĉi tio konfirmas antaŭajn datumojn (Bunzeck kaj Duzel, 2006), inkluzive trovojn indikantajn sentivecon de ĉi tiu strukturo al miskomprenoj ene de lernitaj sekvencoj (Kumaran kaj Maguire, 2006). La aktivigo de la hipokampo per novaj stimuloj per si bone kongruas kun la tiel nomata VTA-hipokampa bukla modelo, laŭ kiu hipokampa noveco signalas al la SN / VTA rezulto de intrahipokampa komparo de stimula informo kun konservitaj asocioj (Lisman kaj Grace, 2005). Hipokampa aktivado en respondo al novec-antaŭvidantaj antaŭvidoj (Figs. 2C, D; tablo 3), aliflanke, ne povas esti klarigita per ĉi tiu modelo. Ni sugestas, ke dopaminergia prognoza signalo induktas hipokampan aktivadon per dopaminergia enigo al CA1 (Jay, 2003), interpreto kongrua kun signifa korelacio inter kvaz-rilataj agadoj en SN / VTA kaj hipokampo trovita en ĉi tiu studo.
Antaŭaj rezultoj indikas, ke pluraj cerbaj areoj ekster la mezolimbia sistemo montras diferencajn antaŭvidajn respondojn en rekompencaj paradigmoj. Lastatempa ekzemplo estas la pruvo de tiaj respondoj en primara vida kortekso V1 (Ŝulisto kaj Urso, 2006). Ĉi tiuj respondoj estas hipotezitaj esti pelataj de dopaminergia modulado. Simila mekanismo povus aplikiĝi al prilaborado de novecoj. Sendepende de tio, ĉu la dopaminergia mezkerno kondukas la hipokampon aŭ inverse, kunaktivigo de la hipokampo kaj SN / VTA povus esti asociita kun pliigita dopaminergia enigo al la hipokampo dum antaŭĝojo. Tio siavice povus indukti staton, kiu plibonigas lernadon por venontaj romanaj stimuloj, modelo komputebla (Blumenfeld et al., 2006).
Krom la SN / VTA-hipokampa prilaborado de novega antaŭtimo, estis ankaŭ aliaj cerbaj regionoj montrantaj aktivecon en respondo al novedzinoj, plej precipe areoj en frontala kortekso antaŭe asociitaj kun noviga prilaborado (Daffner et al., 2000; tablo 3), kaj regionoj de la parahippocampal-kortekso (Duzel et al., 2003; Ranganath kaj Rainer, 2003). Ĉar niaj hipotezoj koncentriĝis sur SN / VTA kaj hipokampa prilaborado, pli proksima esploro pri ĉi tiuj rezultoj kuŝas ekster la amplekso de ĉi tiu studo. Estonta enketo de la frontoparietal-novembra reto kaj ĝiaj interagoj kun SN / VTA kaj hipokampo aldonus substance al la kreskanta kompreno pri noviga prilaborado.
Konforme al la ideo, ke malaktivigo de hipokampo dum antaŭĝojo faciligas lernadon, niaj kondutaj datumoj montras, ke atendataj romanaj bildoj kaŭzis pli altan memoran / konatan respondan diferencon ol neatenditaj romanaj bildoj kiam memoro estis testita 1 tagon poste. Memora respondo postulas rememoron pri kunteksto de la studa epizodo kaj tial reflektas epizodan memoron kontraste al familiara, ne-epizoda aspekto de rekona memoro (Tulving, 1985; Duzel et al., 2001; Yonelinas et al., 2002). La hipokampo asociis kun sukcesa epizoda formado de memoro en antaŭaj studoj (ekz Brewer et al., 1998; Wittmann et al., 2005; Daselaar et al., 2006), kaj vundoj de la hipokampo estis trovitaj ĉefe malhelpi la memoran komponenton de rekono (Duzel et al., 2001; Aggleton kaj Brown, 2006). Lastatempe ni raportis, ke memoro pri rekompencaj stimuloj ankaŭ estis asociita kun pli alta memoro / scio, kompare kun stimuloj, kiuj antaŭdiris foreston de rekompenco (Wittmann et al., 2005), kaj ĉi tiu memora plibonigo estis asociita kun pliigita SN / VTA kaj hipokampa aktivado en respondo al rekompencaj antaŭvidaj stimuloj en la momento de kodado. Niaj aktualaj rezultoj etendas ĉi tiujn trovojn por korpigi plibonigon de SN / VTA de hipokampa plasteco, kiu estas establita de la plej frua antaŭdiro de noveco. Interese, lastatempaj elektrofisiologiaj datumoj el skalpaj registradoj reliefigas rilaton inter cerba agado baldaŭ antaŭ la ekapero de nova stimulo kaj epizoda memoro por tiu stimulo (Otten et al., 2006). Niaj datumoj sugestas, ke antaŭvidado de noveco povus esti unu mekanismo per kiu prestimulus-aktiveco povus moduli kodigon de stimulo. Niaj trovoj ankaŭ etendas lastatempajn fMRI-datumojn, kie oni trovis rekompencon kaj antaŭvidon de emocia stimulo plibonigi memoron (Adcock et al., 2006; Mackiewicz et al., 2006).
La funkcia kaj anatomia interkovro inter rekompenco kaj noveca prilaborado en la SN / VTA povus bone servi por plifortigi esploran konduton, ebligante al bestoj trovi novajn manĝofontojn kaj kodigi sian lokon, plibonigante pluvivadon. Interesa avenuo por estonta esplorado estos determini la rilaton inter noveco antaŭvidi kaj novec-serĉantan personecon. En homoj, pliigita serĉado de novecoj estas asociita kun vetludado kaj toksomanio (Spinella, 2003; Hiroi kaj Agatsuma, 2005) levante la eblecon de interŝanĝo inter utilaj efikoj de antaŭvidado de noveco en memoro kaj malutiloj rilate al toksomanio. Pli bona kompreno de la rilato inter novaĵatendo, memora formado kaj nova serĉado povus ankaŭ informi esploradon pri la specifaj memoraj deficitoj trovitaj en dopaminergia misfunkcio kiel Parkinson-malsano kaj skizofrenio.
En unuĉelaj bestaj studoj pri rekompenco-prilaborado, la observado, ke la SN / VTA respondas al rekompenco antaŭdiri same kiel al neatendita rekompenco inspiris modelojn de "tempo-diferenco" (TD) de rekompenco-prilaboradoSchultz, 1998, 2002). Oni devas rimarki, ke, en nia studo, fMRI-aktivadoj por noveco antaŭvidita kaj neatendita noveco situis en iomete malsamaj porcioj ene de la SN / VTA. Ĉi tio levas la eblecon, ke povus ekzisti regionaj respondaj diferencoj inter rekompenco-antaŭdiro kaj neatenditaj rekompencaj respondoj ĉe bestoj, kaj ke unu-neŭronaj studoj pri antaŭtimita noveco kaj neatendita noveco povus ankaŭ montri, ke respondaj neuronaj respondoj situas en malsamaj partoj de la SN. / VTA. Malkaŝita ĉi tie estas la fakto, ke ni ne povas ekskludi la eblon, ke en nia studo la sama neŭrona populacio, kiu respondis al antaŭdiro de noveco, ankaŭ respondu al neatendita noveco.
Resume, niaj fMRI-datumoj indikas, ke hipokampa formado kaj la SN / VTA servas parte malsamajn funkciojn en la prognozo kaj prilaborado de noveco. La SN / VTA procesas antaŭvideblecon kaj hipokampon la antaŭviditan kaj efektivan ĉeeston de noveco en donita kunteksto. Kune kun niaj kondutaj datumoj, niaj trovoj sugestas, ke la kunaktivigo de SN / VTA kaj hipokampo ĝis la plej frua prognozo de noveco en la prestimula fazo kondukas al plibonigita memoro por la venonta novega stimulo. Ĉi tiuj trovoj donas evidentecon por proksima rilato inter prilaborado de rekompenco kaj stimulo-noveco kaj etendas lastatempajn modelojn de dopaminergic-hipokampa interagado. Ili substrekas la gravecon de la prestimulus-periodo por epizoda kodado. La efikoj de noveco en kodigo povus do dependi de indukto de antaŭvidebla stato en la mediana tempodaŭra sistemo, mediaciita de modulaj influoj de dopaminergiaj mezaj cerbaj areoj. Tamen, datumoj de fMRI ne provizas rektan evidentecon pri implikiĝo de specifaj neurotransmisiloj. Malgraŭ tio, fMRI estas valora ilo por enketi pri rilataj eventoj en la SN / VTA en homoj. La integriĝo de molekulaj genetikaj aliroj en neuroimagojn (Schott et al., 2006) kaj farmakologia fMRI povus helpi plue klarigi la rolon de neuromodulatoraj dissendaj sistemoj en homa novec-prilaborado kaj la rilato inter SN / VTA-respondoj kaj dopaminergic-neurotransmisio.
Dankojn
Ĉi tiu laboro estis subtenita de subvencioj de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (KFO [Kognitiva Kontrolo de Memoro, TP3]). Ni dankas Michael Scholz pro helpo kun fMRI-dezajno, Kolja Schiltz pro helpo kun fMRI-analizo kaj Kerstin Möhring, Ilona Wiedenhöft kaj Claus Tempelmann pro helpo kun fMRI-skanado.
Referencoj
;
