Kontekstuaalne uudsus muudab auhinna esindused Striatumis (2010)

Marc Guitart-Masip,^*,1,2 Nico Bunzeck,^*,1 Klaas E Stephan,^2,3 Raymond J Dolan,² ja Emrah Düzel^1,4

Autori teave ► Autoriõiguste ja litsentside teave ►

Mine:

Abstraktne

Sissejuhatus

Basaalsed ganglionid ja nende dopamiinergilised aferentsid pakuvad mehhanismi erinevate käitumisvõimaluste tasuvuse kohta (Berridge ja Robinson, 2003; Frank jt, 2004; Pessiglione et al., 2006). Sellest seisukohast nähtub, et fMRI uuringud näitavad, et premeerivad ja premeerivad ennustavaid vihjeid, tekitavad aju aktiivsust striatumis (nt.Delgado et al., 2000; Knutson et al., 2000; O'Doherty et al., 2003; O'Doherty et al., 2004) ja keskjoon (Aron jt, 2004; Wittmann jt, 2005). Siiski reageerib keskmise aju dopamiinergiline süsteem ahvidele mitte-rahuldavatele uutele stiimulitele (Ljungberg jt, 1992) ja inimesed (Bunzeck ja Duzel, 2006; Wittmann jt, 2007). Arvutuslikust vaatenurgast on välja pakutud, et uudsus ise võib toimida motiveeriva signaalina, mis suurendab tasu esindatust ja juhib tundmatu, uudse valikuvõimaluse uurimist (Kakade ja Dayan, 2002).

Kuigi uudsuse ja tasu jagamine on ühine närvimehhanism, on uudsuse ja tasu vahelist koostoimet toetav närvisubstraat halvasti mõistetav. Loomade uuringud näitavad, et hippokampuse uudsuse signaalid reguleerivad dopamiini neuronite võimet näidata lõhkemist. Arvestades, et lõhkemistamine on peamine dopamiinergilise reaktsiooni muster, mis kodeerib hüvesid ja võib-olla ka muid olulisi sündmusi, on põhjust kahtlustada, et hipokampuse uudsussignaalidel on võimalik reguleerida tasu töötlemist ja tähtsuse omistamist (Lisman ja Grace, 2005). Hippokampuse uudsuse signaalid edastatakse VTA-le subikulaarse, ventraalse striatumi ja ventraalse pallidumi kaudu, kui need põhjustavad vaikivate dopamiini neuronite inhibeerimist toonilise aktiivsuse mooduse indutseerimiseks (Lisman ja Grace, 2005; Grace ja Bunney, 1983). Oluline on see, et ainult tooniliselt aktiivsed, kuid mitte vaiksed dopamiini neuronid kanduvad lõhkemistamisrežiimi ja näitavad faasilisi vastuseid (Floresco et al., 2003). Sel viisil on hippokampuse uudsuse signaalidel võimalik suurendada faasilisi dopamiini signaale ja hõlbustada uue informatsiooni kodeerimist pikaajaliseks mäluks.

Kuigi hiljutised uuringud on näidanud, et stiimulite uudsus suurendab striatuse tasu-prognoosimise viga (Wittmann jt, 2008), ei käsitle see leid füsioloogilist hüpoteesi, et kontekstuaalne uudsus avaldab hilisematele tasusignaalidele paremat mõju (Lisman ja Grace, 2005). Selle testimine eeldab uudsuse ja tasu taseme sõltumatut manipuleerimist nii, et uudsus (ja tuttavus) toimiks ajaliselt pikendatud kontekstina, mis eelneb hüvedele. Uurisime tasu töötlemise striatraalse moduleerimise ekspressiooni uudsuse kontekstis, esitades uudse stiimuli, mis eelnes tasude ennustamisele. Lisaks manipuleerisime iseseisvalt mõlemat tegurit (uudsus ja tasu); see võimaldas meil eristada nende vastavaid närviesindusi. Me esitlesime teemasid ühega kolmest erinevatest fraktsioonidest, mis andsid etteantud tasu andmise antud tõenäosusega (ei tasu (p = 0), madal (p = 0.4) ja kõrge tasu tõenäosus (p = 0.8)). Sel moel võimaldas meie disain uurida ka seda, kas tasu tekkimise tõenäosus mõjutas kontekstuaalset uudsuse mõju tasu vastustele. Uuenduse tõenäosusest sõltuv mõju tasu töötlemisele annaks tugeva toetuse ennustusele, et uudsus ja tasu töötlemine toimivad funktsionaalselt. Seevastu uudsuse mõju palgaga seotud aju aktiivsusele, mis ei sõltu tasu tõenäosusest ja suurusest, viitab sellele, et uudsus ja tasu jagavad aju piirkondi ja tekitavad lisandlikku neuraalset aktiivsust ilma funktsionaalse suhtluseta.

Materjalid ja meetodid

Õppeained

16i täiskasvanud osalesid katses (9 ja 7 isased; vanusevahemik 19-32 aastat; keskmine 23.8, SD = 3.84 aastat). Kõik isikud olid terved, parema käega ja neil oli normaalne või korrigeeritud normaalne teravus. Ükski osaleja ei teatanud anamneesis neuroloogilistest, psühhiaatrilistest või meditsiinilistest häiretest ega praegustest meditsiinilistest probleemidest. Kõik eksperimendid viidi läbi iga isiku kirjaliku nõusoleku ja kohaliku eetika kliirensiga (University College London, UK).

Eksperimentaalne disain ja ülesanne

Ülesanne jagati 3i etappideks. Etapis 1 tutvuti isikutega 10i piltidega (5 siseruumides, 5 väljas). Igale kujutisele esitati 10ms'ile 1000 korda 1750 ± 500 ± 2ms. Objektid näitasid sise- ja välistingimustes oma paremat indeksit ja keskmise sõrme. 3i faasis kombineeriti 0-i fraktsioonipildid erinevatel tõenäosustel (0.4, 0.8 ja 10) koos 40-penssi rahalise tasuga konditsioneerimissessioonil. Iga fraktsiooni kujutis esitati 3 korda. Igas uuringus esitati 750ms'ile üks 10i fraktsioonipiltidest ja objektid näitasid stiimulite esitamist nupuvajutusega. Tõenäosusnäitaja (0 või 750 pence) esitati ekraanil 750ms numbrina teise 1750mi jaoks ja objektid näitavad, kas nad võitsid raha või ei kasutanud oma indeksi ja keskmist sõrme. Uuringu intervall (ITI) oli 500 ± 3ms. Lõpuks määrati testimisfaasis (faas XNUMX) kontekstuaalse uudsuse mõju palgaga seotud vastustele neljateistkümne minuti jooksul (Joonis 1). Siin esitati 1000ms'ile pilt ja objektid näitasid sise- / välistingimust, kasutades oma paremat indeksit ja keskmist sõrme. Vastuseid saab teha, kui stseenipilt ja sellele järgnev fraktsiooniline pilt kuvati ekraanil (kokku 1750 ms). Kujutis oli kas 1i faasi tutvustatud piltide kogumist (edaspidi "tuttavad pildid") või teisest piltide kogumist, mida ei ole kunagi esitatud (edaspidi "uudsed pildid"). Kokku esitleti igale subjektile 240i uudseid pilte. Seejärel esitati 3ms'ile üks 2i fraktsiooni 750 fraktsioonidest (mida nimetatakse tasu ennustavaks kiideks) (siinkohal õpetati subjektidel mitte vastata). Nagu teisel etapil, esitati tõenäosuslikku tulemust (10 või 0 pence) 750ms'ile hiljem mõnele teisele 750ms'ile ja subjektid märkisid, kas nad võitsid raha või ei kasutanud oma indeksi ja keskmist sõrme. Vastuseid saab teha, kui tulemus kuvati ekraanil ja järgneva intertrialintervalliga (kokku 2500 ± 500 ms kokku). ITI oli 1750 ± 500ms. Iga seansi ajal esitati iga fraktsiooni kujutis 20 korda pärast uut pilti ja 20 korda pärast tuttavat pilti, mille tulemuseks oli 120i uuringud seansi kohta. Kuue katse tüübi esitlusjärjestus oli täielikult randomiseeritud. Kõik kolm eksperimentaalset faasi viidi läbi MRI skänneri sees, kuid BOLDi andmed saadi ainult katsefaasis (faas 3). Isikutele anti juhend, et nad vastaksid võimalikult kiiresti ja õigesti ning et neile makstaks sissetulekut kuni £ 20. Osalejatele öeldi, et iga vale vastuse korral lahutatakse 10i penss - need uuringud jäeti analüüsist välja. Kogutulu kuvati ekraanil ainult ploki 4th lõpus.

 

Joonis 1

Eksperimentaalne disain

Kõik pildid olid halli skaleeritud ja normaliseeritud 127i keskmisele halli väärtusele ja 75i standardhälbe. Ükski stseene ei kujutanud esiplaanil inimesi ega inimese kehaosi (sh nägu). Stimulatsioonid projitseeriti ekraani keskele ja subjektid vaatasid neid läbi peeglisüsteemi, mis oli paigaldatud fMRI skanneri peakuule.

fMRI andmete kogumine

fMRI viidi läbi 3-Tesla Siemens Allegra magnetresonantsskanneriga (Siemens, Erlangen, Saksamaa) kajasuunalise kujutise (EPI) abil. Funktsionaalses sessioonis saadi 48 T2 * -kaaludega kaalutud kujutised (mis hõlmavad tervet pea) veres hapniku tasemest sõltuvast (BOLD) kontrastist (maatriks: 64 × 64; 48 kaldus aksiaalne viil ruumala kohta, mis on -30 ° nurga all anteroposterioris) telg, ruumiline eraldusvõime: 3 × 3 × 3 mm, TR = 2880 ms, TE = 30 ms). FMRI omandamisprotokoll optimeeriti tundlikkuse indutseeritud BOLD-i tundlikkuse kadude vähendamiseks madalamates eesmise ja ajalise lobe piirkondades (Weiskopf jt, 2006). Iga objekti jaoks koguti funktsionaalseid andmeid neljal skaneerimissessioonil, mis sisaldasid 224i mahtu sessiooni kohta. Iga seeria alguses omandati kuus täiendavat mahtu, et võimaldada stabiilset magnetiseerimist ja seejärel jäeti kõrvale. Iga subjekti aju anatoomilised kujutised koguti, kasutades multi-echo 3D FLASH, et kaardistada prootoni tihedus (PD), T1 ja magnetiseerimise ülekanne (MT) 1mm juures³ resolutsioon (Weiskopf ja Helms, 2008) ja T1i kaalutud inversiooni taastamise abil valmistatud EPI (IR-EPI) järjestused (ruumiline eraldusvõime: 1 × 1 × 1 mm). Lisaks salvestati individuaalsed välikaardid kahekordse kaja FLASH järjestusega (maatriksi suurus = 64 × 64; 64 viilud; ruumiline eraldusvõime = 3 × 3 × 3 mm; vahe = 1 mm; lühike TE = 10 ms; pikk TE = 12.46 ms; ; TR = 1020 ms) omandatud EPI kujutiste moonutamise parandamiseks (Weiskopf jt, 2006). Tööriista „FieldMap” kasutamine (Hutton et al., 2002) välikaardid hinnati lühikese ja pika TE-ga omandatud kujutiste faasierinevuse põhjal.

fMRI andmete analüüs

Eeltöötlus hõlmas ümberkorraldamist, individuaalsete väliplaatide kasutamata jätmist, ruumilise normaliseerimist Montreali neuroloogia instituudi (MNI) ruumi ja lõpuks 4mm Gaussi tuumaga silumise. FMRI aegridade andmed filtreeriti kõrgelt (cutoff = 128 s) ja valgendati AR (1) -mudeliga. Iga subjekti jaoks arvutati statistiline mudel kanoonilise hemodünaamilise vastuse funktsiooni (HRF), mis on kombineeritud aja ja dispersiooni derivaatidega, abil.Friston et al., 1998).

Meie 2 × 3i faktoriaalne disain sisaldas 6i huvipakkuvaid tingimusi, mis olid modelleeritud eraldi regressoritena: tuttav kujutis koos tasuvuse tõenäosusega 0, tuttav kujutis koos tasu-tõenäosusega 0.4, tuttav kujutis koos tasu-tõenäosusega 0.8, uudne kujutis koos premeerimisega - tõenäosus 0, uudne kujutis, kus on tasu tõenäosus 0.4, uudne kujutis koos tasu tõenäosusega 0.8. Tasu-ennustavate märkide (st fractal-pildi) ja tasu tulemuse ajaline lähedus tekitab probleeme nende kahe sündmuse tulemusel tekkivate BOLD-signaalide eraldamisel. Seetõttu modelleerisime iga uuringu ühendiürituseks, kasutades mini-boxcarit, mis sisaldas nii kii ja tulemuse esitlust. See tehniline piirang ei olnud problemaatiline meie faktoriaalse analüüsi jaoks, mis keskendus uudsuse ja tasu töötlemise koosmõjule ning tasu ja uudsuse mõjude koosmõjudele. Veaotsingud modelleeriti regresorina, mis ei ole huvitav. Liikumisega seotud jäänud esemete kogumiseks lisati kuue ühismuutuja (kolm jäigast keha tõlget ja kolm ümberpööramist, mis tulenevad ümberkorraldamisest) kui huvipakkuvatest regressoritest. Piirkondlikult spetsiifilisi haigusseisundeid testiti iga subjekti ja iga seisundi lineaarsete kontrastide abil (esimese taseme analüüs). Saadud kontrasti kujutised sisestati teise taseme juhuslike efektide analüüsi. Siin hinnati iga haigusseisundi hemodünaamilisi efekte, kasutades 2 × 3 variatsioonanalüüsi (ANOVA) tegurite "uudsus" (uudne, tuttav) ja tasu tõenäosuse (0, 0.4, 0.8) abil.

Oma analüüsi keskendusime 3i anatoomiliselt määratletud huvipiirkondadele (striatum, midbrain ja hipokampus), kus uudsuse ja tasu töötlemise vahelised suhted olid hüpoteesid eelnevate uuringute põhjal.Lisman ja Grace, 2005; Wittmann jt, 2005; Bunzeck ja Duzel, 2006). Täielikkuse huvides anname ka kogu aju tulemuseks täiendava materjali. Mõlemad huvipakkuvad striatumi ja hipokampuse piirkonnad (ROI) määrati Pick Atlasi tööriistakasti alusel (Maldjian et al., 2003; Maldjian et al., 2004). Kuigi striatraalne ROI hõlmas kaudaadi, caudate keha ja putameni pea, jättis hippokampuse ROI välja amygdala ja ümbritseva rhinaalse koore. Lõpuks määrati SN / VTA ROI käsitsi, kasutades tarkvara MRIcro ja grupi keskmist MT-kujutist. MT-kujutistel saab SN / VTA ümbritsevatest struktuuridest eristada heleda ribana (Bunzeck ja Duzel, 2006). Tuleb märkida, et primaatides jaotatakse vastupanuvõimelised dopamiinergilised neuronid SN / VTA kompleksis ja seetõttu on asjakohane kaaluda kogu SN / VTA kompleksi aktiveerimist, selle asemel et keskenduda sellele alamkomponentidele (Duzel et al., 2009). Selleks on resolutsioon 3mm³nagu käesolevas eksperimendis kasutatud, võimaldab proovida SN / VTA kompleksi 20-25 voksleid, mille maht on 350 kuni 400 mm³.

Tulemused

Käitumuslikult näitasid subjektid sisemise / välistingimustes diskrimineeriva ülesande ajal ülesannete täitmisel suurt täpsust (keskmine osakaal 97.1%, SD = 2.8% tuttavate piltide puhul; keskmine osakaal 96.8%, SD = 2.1% uudsete piltide puhul;₁₅= 0.38, ns), samuti võidu / ei võidu diskrimineerimine tulemuse ajal (keskmine hinne määr 97.8%, SD = 2.3% võidu sündmuste puhul; keskmine tabamissagedus 97.7%, SD = 2.2% võidu korral; t₁₅= 0.03, ns). Uuringus osalejad eristasid sise- ja välistingimusi kiiremini kui uudsed pildid (keskmine reaktsiooniaeg RT) = 628.2 ms, SD = 77.3ms tuttavate piltide puhul, keskmine RT = 673.8 ms, SD = 111 ms uudsete piltide puhul;₁₅= 4.43, P = 0.0005). Võidu / võidu diskrimineerimise tulemuste ajal ei olnud RT erinevust (keskmine RT = 542ms, SD = 82.2 ms võidukatsete puhul; keskmine RT = 551 ms, SD = 69 ms ilma võitluskatseteta;₁₅= 0.82, ns). Sarnaselt ei olnud konditsioneerimise ajal 3-i erinevate fraktsioonipiltide puhul RT-erinevusi (0.8-tõenäosus: RT = 370.1 ms, SD = 79 ms; 0.4-tõenäosus: RT = 354.4, SD = 73.8ms; 0-tõenäosus: RT = 372.2ms, SD = 79.3ms, F (1,12) = 0.045, ns). Viimane RT-analüüs välistas kolm teemat andmete hankimise tehniliste probleemide tõttu.

FMRI andmete analüüsis näitas 2 × 3 ANOVA faktorite "uudsuse" (uudne, tuttav) ja tasu tõenäosuse (p = 0, p = 0.4, p = 0.8) kahepoolselt peamist mõju hippokampuses (Joonis 2A) ja parem striatum, FDR-ga korrigeeritud ROI-de otsingumahuga. Preemia lihtsat peamist mõju ('p = 0.8> p = 0') täheldati vasakpoolses SN / VTA kompleksis (Joonis 2B) ja kahepoolse striatumi (Joonis 2C). Vaata Tabel 1 kõigi aktiveeritud aju piirkondade puhul.

 

Joonis 2

fMRI tulemused

 

Tabel 1

fMRI tulemused

Me ei järginud uudsuse × tasu tõenäosuse koostoimet, kui korrigeeriti mitut testimist kogu ROI otsingumahu ulatuses. Kolme piigi voksli post-hoc analüüsi (t-test) teostades, mis näitavad striatumis tasu peamist mõju, leidsime aga uudsuse ja selle koostoime tasu eest (ortogonaalsed): üks voksel näitas ka peamist mõju: uudsus ja uudsus × tasu koostoime, samas kui teine ​​voksel näitas ka uudsuse peamist mõju.

Nagu on näidatud joonis 2C (keskel), esimeses vokslis ([8 10 0]; preemia F peamine mõju (2,30) = 8.12, P = 0.002; uudsuse peamine efekt F (1,15) = 7.03, P = 0.02; uudsus × preemia interaktsioon F (2,30) = 3.29, P = 0.05) selle efekti tingisid suuremad BOLD-vastused uuringutele, mille preemia tõenäosus oli 0.4 ja millele eelnes uudne pilt (post-hoc t-test: t (15) = 3.48 (P = 0.003). Teises vokslis (2C paremal) ([−10 14 2] preemia F peamine mõju (2,30) = 13.13, P <0.001; uudsuse F peamine mõju (1,15) = 9.19, P = 0.008; ei oluline interaktsioon F (2,30) = 1.85, ns) post-hoc t-testid näitasid jällegi, et uudsuse peamist mõju mõjutasid uudsete ja tuttavate piltide erinevused preemia üleandmise kahel väikesel tõenäosusel (t (15) = 2.79, P = 0.014 ja t (15) = 2.19, P = 0.045, tõenäosuse p = 0 ja p = 0.4 korral) (vt joonis 2C). Seevastu ei näidanud kolmanda voksli (2C vasakule [−22 4 0] peamise tulemuse, F (2,30) = 9.1, P = 0.001) peamist uudsuse mõju (F (1,15) = 2.33, ns) ega interaktsioon (F (2,30) = 1.54, ns).

Keskmises ajus näitas maksimaalse preemiaga seotud vastustega voksel ([−8 −14 −8], F (2,30) = 12.19, P <0.001) uudsuse peamise efekti suunas (F (1,15 , 4.18) = 0.059, P = 2,30) olulise koostoime puudumisel (F (0.048) = XNUMX, ns).

Arutelu

Stseenide uudsed pildid suurendasid striaaltasu vastuseid, mis on tekkinud järgnevate ja sõltumatute tasuliste sündmuste poolt (abstraktsete märkide ennustamine ja tasu andmine). Nagu oodatud, aktiveerisid uued pildid ka hipokampuse. Need leiud annavad meile teada, et füsioloogiline ennustus on, et uudsusega seotud hipokampuse aktiveerimine peaks avaldama kontekstuaalselt suurendavat mõju tasu töötlemisele ventral striatumis (Lisman ja Grace, 2005; Bunzeck ja Duzel, 2006).

BOLD-signaali omaduste tõttu takistas tasu-ennustava kihi ja tulemuse kohaletoimetamise ajaline lähedus nende sündmuste uudsuse mõju hindamist eraldi. Pigem pidasime tulemuse järjekorda ühendiürituseks ja leidsime, et uudsuse mõju tasu töötlemisele varieerus sõltuvalt tasu esinemise tõenäosusest. Tugevdamist täheldati ainult siis, kui prognoositud tasu tõenäosus oli madal (0 või 0.4) ja puudus suure tasu tõenäosusega (0.8) (Joonis 2C). Oluline on märkida, et seda tulemuste mustrit ei saa seletada uudsuse ja tasu sõltumatute tagajärgedega samas piirkonnas. Kahest funktsionaalselt eristuvast, kuid ruumiliselt kattuvast närvipopulatsioonist põhjustatud BOLD-efektid oleksid lisanduvad olenemata tasu tõenäosusest ja seega viiksid ka uudsuse efekti ka 0.8i tõenäosuse seisundis. Seega on need tõenäosusest sõltuvad uudsuse mõju tasu töötlemisele vastuolus võimalusega, et need peegeldavad uudsete stiimulite poolt tekitatud BOLD vastustega saastumist. Pigem näitavad tulemused, et kontekstuaalne uudsus suurendas tasu töötlemist iseenesest, kuigi ainult vähese tõenäosusega.

Nagu ülalpool selgitatud, ei suutnud me välja selgitada BOLDi vastuseid tasu ennetamise (vihjeid) ja tasu saamise (tulemuste) vahel. Uudsus võib olla selektiivselt suurendanud mittetulutavate tulemuste töötlemist (võitnud kohtuprotsessid puuduvad). See oleks kooskõlas sellega, et me ei järginud olulist uudsuse mõju suurtele tasu tõenäosusega katsetele, sest 80% nendest uuringutest andis tasu. Teise võimalusena võib uudsus olla mõjutanud tasude ennustamist vihjeid, mis ennustasid tasu andmist väikese tõenäosusega (st 0 ja 0.4). Mõlemal juhul suurendas kontekstuaalne uudsus aju esindatust nende sündmuste puhul, mis olid objektiivselt vähem rahuldust pakkuvad. Lisaks ei ole tõenäoline, et tasu signaalide uudsuse modulatsiooni puudumine suure tõenäosusega seisundis tuleneb tasu töötlemise ülemmäärast. Eelmine töö on näidanud, et inimtegevusest tulenevad tasudega seotud vastused skaleeritakse adaptiivselt erinevates kontekstides, mille tulemuseks on signaal, mis näitab, kas tulemus on teatud keskkonnas soodne või ebasoodne (Nieuwenhuis et al. 2004). Seega võib eeldada, et tasulised vastused peaksid olema võimelised arvestama ka uudse boonusega kõrge tasu tõenäosusega tingimustel.

On hästi tõestatud, et primaadi aju õpib klassikalistes konditsioneerimiskatsetes erinevate preemiaga seotud stiimulite väärtusest, mida mõõdetakse tulemuse suurema ootusega (nt suurenenud lakkumine). Käesolevas katses mõõtsime reaktsiooniaegu konditsioneerimisfaasis, kuid ei leidnud erinevusi prognoositavate signaalitugevuste eri tasemete vahel. Arvestades ülesande lihtsust ja katsealuste reageerimise kiirust (<375 ms kõigi tingimuste korral), võib diferentsiaalse reageerimise puudumine olla tingitud laeefektist. Vaatamata objektiivse käitumismõõtme puudumisele tingimuslikuks muutmiseks on selle vihjetüübi edukas kasutamine varasemates uuringutes (nt O'Doherty et al., 2003) näitab, et subjektid moodustasid endiselt seoseid vihjeid ja tasu kohaletoimetamise erinevate tõenäosuste vahel.

Varasemas töös on striatumis sisalduvad tasulised signaalid seostatud mitmesuguste hüvedega seotud omadustega nii inimestel kui ka ahvilistel, sealhulgas tõenäosusega (Preuschoff et al., 2006; Tobler jt, 2008), suurus (Knutson et al., 2005), ebakindlus (Preuschoff et al., 2006) ja tegevusväärtus (Samejima et al., 2005). See striatumis väljendatud tasustamisega seotud muutujate mitmekesisus sobib hästi oma rolliga limbilise / sensorimotori liidesena, millel on kriitiline roll eesmärgipärase käitumise korraldamisel (Wickens et al., 2007). Nii SN / VTA kui ka striatum, kes on üks keskmise aju dopamiinisüsteemi peamisi projektsioonisaite, reageerivad ka premeerimis- ja premeerimisnäitajatele klassikalise konditsioneerimise paradigmades (nt.Delgado et al., 2000; Knutson et al., 2000; Fiorillo et al., 2003; Knutson et al., 2005; Tobler jt, 2005; Wittmann jt, 2005; D'Ardenne et al., 2008). Mitme arvutusliku perspektiivi kohaselt õpetab SN / VTA-st pärinev dopamiini ülekanne striatumile konditsioneeritud stiimulite väärtusest ennustusvea signaali kaudu (Schultz et al., 1997).

Kuigi klassikalise konditsioneerimise uuringutes ei ole striatumis väljendatud tasu ja mittetulunduslikes esindustes alati ilmne käitumuslikke tagajärgi (O'Doherty et al., 2003; den Ouden et al., 2009) on fMRI uuringud süstemaatiliselt näidanud, et striatali BOLD-i aktiivsuse muutused on seotud prognoosivigadega, mis on seotud valikuvõimaluste väärtusega, mida iseloomustavad arvutusmudelid, mis sobivad käitumisandmetega (O'Doherty et al., 2004; Pessiglione et al., 2006). Striatsioonilise oleku väärtusega esindused, mis ei ole seotud tegevusega, võivad olla seotud tasu kättesaadavuse signaalidega, mis muundatakse ettevalmistavateks vastusteks, näiteks lähenemine või elavdav mõju, mis on näha pavlovia-instrumentaalses ülekandes (PIT).Cardinal et al., 2002; Talmi jt, 2008). Meie andmed viitavad sellele, et uudsus moduleerib selliseid riikliku väärtuse esindusi, suurendades tasu oodatust või vastust mittetulunduslikele tulemustele. Selle uudsuse ja tasu vahelise koostoime tagajärjeks võib olla tingimusteta ettevalmistavate vastuste tekkimine. Reaalses maailmas viiksid sellised vastused tõhustatud lähenemiseni, kui uudsus identifitseeritakse kihi abil (Wittmann jt, 2008) või keskkonna juhuslik uurimine, kui avastatakse uudsus, kuid see ei ole seotud loomkirjanduses täheldatud spetsiifiliste kihtidega.Konksud ja Kalivas, 1994). See vaade on kooskõlas ka mõjukate arvutusmudelitega (Kakade ja Dayan, 2002).

Üks kriitiline struktuur, mis on tõenäoliselt seotud kontekstuaalselt suurendatud tasu vastustega striatumis, on hipokampus. Nagu eelmistes uuringutes (Tulving et al., 1996; Strange et al., 1999; Bunzeck ja Duzel, 2006; Wittmann jt, 2007) näitame, et kontekstuaalne uudsus aktiveeris hippokampuse tugevamalt kui tuttavus. Arvestades oma tugevaid (kaudseid) prognoose SN / VTA-le, soovitame, et see struktuur on tõenäoliselt uudse signaali allikas keskmise aju dopamiinergilisele süsteemile (Lisman ja Grace, 2005; Bunzeck ja Duzel, 2006). Dopamiinergiline keskjoon saab ka sisendit teistest aju piirkondadest, näiteks prefrontaalsest ajukoorest, mis oleks võinud edastada sellele ka uudsuse signaale (Fields et al., 2007). Arvestades seniseid tõendeid, peame siiski hippokampust kõige tõenäolisemaks kandidaadiks, kes juhib uudsusega seotud dinaamiini neuronite pärssimist, mis seletaks striatumi tasu signaalide võimendamist uudsuse kontekstis. Teisest küljest võib kontekstuaalse uudsuse efekti tõenäosusest sõltuv modereerimine omakorda pärineda prefrontaalsest ajukoorest (PFC). Füsioloogilised uuringud näitavad, et PFC-draivi suurendamine SN / VTA neuronitele suurendab ainult PFC-piirkondade dopamiinergilist moduleerimist, kuid mitte dopamiinergilist sisendit ventralisele striatumile (Margolis et al., 2006). Sellise mehhanismi abil võiks PFC reguleerida uudsuse tõenäosusest sõltuvaid kontekstilisi mõjusid SN / VTA ja ventral striatuse tasu-esinduses.

Kokkuvõtteks, praegused tulemused näitavad, et kontekstuaalne uudsus suurendab striatumis tasu töötlemist vastuseks sõltumatutele vihjetele ja tulemustele. Need leiud on kooskõlas polüsünaptilise raja mudeli prognoosidega (Lisman ja Grace, 2005) kus hippokampuse uudsuse signaalid annavad mehhanismi sõltumatutele sündmustele omandiõiguse omistamise kontekstuaalseks reguleerimiseks.

Lisamaterjal

Tänusõnad

Võrdlusnimekiri