ઑનલાઇન 2018 મે 14 પ્રકાશિત. ડોઇ: 10.1038 / s41593-018-0152-y
અમૂર્ત
ડોપામાઇન શિક્ષણ અને પ્રેરણા બંનેનો નિર્ણાયક મોડ્યુલેટર છે. આ એક સમસ્યા રજૂ કરે છે: કોષો કેવી રીતે લક્ષિત કરી શકે છે તે જાણશે કે શું ડોપામાઇન વધારો શીખવાની સિગ્નલ છે અથવા ખસેડવા? તે ઘણીવાર એવું માનવામાં આવે છે કે પ્રેરણામાં ધીમી ("ટોનિક") ડોપામાઇન ફેરફારો થાય છે, જ્યારે ઝડપી ("ફાસીક") ડોપામાઇન ઉલટાવી એ શીખવા માટે પુરસ્કારની પૂર્વાનુમાન ભૂલોને પહોંચાડે છે. હજી સુધી તાજેતરના અભ્યાસો દર્શાવે છે કે ડોપામાઇન પ્રેરણાદાયક મૂલ્ય દર્શાવે છે અને ચળવળને પ્રોત્સાહન આપે છે, તે પછી પેટા-સેકન્ડ ટાઇમ્સકેલ્સ પર પણ. અહીં હું વૈકલ્પિક વર્તણૂકનું વર્ણન કેવી રીતે ડોપામાઇન ચાલુ વર્તનને નિયંત્રિત કરે છે. પ્રેરણાથી સંબંધિત ડપ્પામાઇન ઝડપથી અને સ્થાનિક રીતે ડોપામાઇન ટર્મિનલ્સ પર રીસેપ્ટર્સ દ્વારા શિલ્પ કરવામાં આવે છે, સ્વતંત્ર રીતે ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગથી. લક્ષ્ય ચેતાકોષો એક ઉમેદવાર સ્વીચ મિકેનિઝમ પ્રદાન કરતી સ્ટ્રાઇટલ કોલેઇનર્જિક ઇન્ટરન્યુરોન્સ સાથે, અચાનક શીખવાની અને પ્રદર્શન સ્થિતિઓ વચ્ચે સ્વિચ કરે છે. ડોપામાઇનની વર્તણૂકીય અસર પેટાવિભાગ દ્વારા જુદી જુદી હોય છે, પરંતુ પ્રત્યેક કિસ્સામાં ડોપામાઇન એ ઊર્જા, ધ્યાન અથવા સમય જેવી મર્યાદિત આંતરિક સંસાધનને વિસ્તૃત કરવા માટે મૂલ્યવાન છે કે કેમ તે એક ગતિશીલ અંદાજ પૂરો પાડે છે.
ડોપામાઇન શીખવાની, પ્રેરણા માટે અથવા બંને માટે સંકેત છે?
ભૂતકાળમાં ડોપામાઇનની અમારી સમજણ બદલાઈ ગઈ છે, અને તે ફરી બદલાઈ રહી છે. ડોપામાઇન અસરો પર એક મહત્વપૂર્ણ તફાવત છે વર્તમાન વર્તન (પ્રભાવ), અને ડોપામાઇન અસરો પર ભવિષ્યમાં વર્તન (શીખવાની). બંને વાસ્તવિક અને મહત્વપૂર્ણ છે, પરંતુ વિવિધ સમયે એક તરફેણમાં છે અને બીજું નથી.
જ્યારે ('70s' માં) ડોપામાઇન પાથવેઝના પસંદગીયુક્ત, સંપૂર્ણ રૂપોને શક્ય બનાવવું શક્ય બન્યું, સ્પષ્ટ વર્તણૂક પરિણામ એ ચળવળમાં તીવ્ર ઘટાડો1. માનવજાતમાં ડોપામાઇનના નુકશાનની આકસ્મિક અસરો સાથે આ યોગ્ય છે, જે પ્રગતિશીલ પાર્કિન્સન રોગ, ઝેરી દવાઓ અથવા એન્સેફાલિટિસ દ્વારા ઉત્પાદિત છે.2. તેમ છતાં, ન તો ઉંદર કે માનવીય કેસોમાં ખસેડવાની મૂળભૂત અક્ષમતા દર્શાવે છે. ડોપામાઇન-ઇજાગ્રસ્ત ઉંદરો ઠંડા પાણીમાં તરી જાય છે3, અને અકીનેટિક દર્દીઓ ઉઠી શકે છે અને અગ્નિ એલાર્મ ("વિરોધાભાસી" કિનેસિયા) જો ઉઠે છે. પુરસ્કારની પ્રશંસા કરવામાં કોઈ મૂળભૂત ખામી નથી: ડોપામાઇન-લેશિયન ઉંદરો તેમના મોઢામાં મૂકવામાં આવેલા ખોરાકનો ઉપયોગ કરશે અને તેનો આનંદ માણવાના સંકેતો આપશે.4. તેના બદલે, તેઓ સક્રિયપણે પુરસ્કારો મેળવવા માટે પ્રયત્નો કરવા માટે પસંદ કરશે નહીં. આ અને અન્ય ઘણા પરિણામોએ ડોપામાઇન અને પ્રેરણા વચ્ચે એક મૂળભૂત લિંકની સ્થાપના કરી5. પાર્કિન્સન રોગના ઓછા ગંભીર કિસ્સાઓમાં જોવાયેલા ધીમી ગતિને પ્રેરણાત્મક ખાધ ગણાવી શકાય છે, તે સ્પષ્ટ નિર્ણયોને પ્રતિબિંબિત કરે છે કે ઝડપી ગતિવિધિઓ માટે જરૂરી ઉર્જાને વધારવા માટે તે યોગ્ય નથી.6.
ત્યારબાદ ('80s') વાંદરાઓની વર્તણૂંકમાં ડોપામાઇન ચેતાકોષોની અગ્રણી રેકોર્ડીંગ્સ (મધ્યવર્તી વિસ્તારોમાં જે આગળ ધપાવવા માટે પ્રોજેક્ટ કરે છે: વેન્ટ્રલ ટેગમેન્ટલ એરિયા, વીટીએ / પોરિયા નિગ્રા પાર્સ કોમ્પેક્ટ, એસએનસી). નિરીક્ષણ કરવામાં આવતી ફાયરિંગ પેટર્નમાં ઉત્તેજના માટે પ્રવૃત્તિના ટૂંકા વિસ્ફોટ હતા જે તાત્કાલિક ગતિવિધિઓને આગળ ધપાવી હતી. આ "ફાસીક" ડોપામાઇન ફાયરિંગને શરૂઆતમાં "વર્તણૂકલક્ષી સક્રિયકરણ" ને સમર્થન આપતું હતું.7 અને "પ્રેરણાત્મક ઉત્તેજના"8 - બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, પ્રાણીની વર્તમાન વર્તનને ઉત્સાહિત કરવા.
એન્કોડિંગ તરીકે ફાસિક ડોપામાઇન વિસ્ફોટના પુનરાવર્તન સાથે, 90 માં એક ક્રાંતિકારી પાળી આવી. પુરસ્કાર પૂર્વાનુમાન ભૂલો (આરપીઇ9). આ એક મુખ્ય નિરીક્ષણ પર આધારિત હતું: ડોપામાઇન કોશિકાઓ ભવિષ્યના ઇનામ સાથે સંકળાયેલી અણધારી ઉત્તેજનાનો જવાબ આપે છે, પરંતુ જો આ ઉત્તેજનાની અપેક્ષા થાય તો ઘણી વખત જવાબ આપવાનું બંધ કરો.10. આરપીઇ વિચાર પ્રારંભિક શીખવાની સિદ્ધાંતોમાં અને ખાસ કરીને વિકાસશીલ શિક્ષણના તત્કાલીન વિકાસશીલ કમ્પ્યુટર સાયન્સ ક્ષેત્રમાં થયો હતો11. આરપીઇ સંકેતનો મુદ્દો અપડેટ કરવાનો છે કિંમતો(ભાવિ પારિતોષિકોના અંદાજ). આ મૂલ્યો પછીથી ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે, જે ઇનામોને મહત્તમ બનાવે છે તે પસંદગીઓ કરવામાં સહાય કરે છે. ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગ આરપીઇ જેવા જ હતા, અને આરપીઈનો ઉપયોગ શીખવા માટે થાય છે, તે શીખવા માટે ડોપામાઇનની ભૂમિકા પર ભાર મૂકે છે. પાછળથી ઓપ્ટોજેનેટિક મેનીપ્યુલેશન્સએ RPE- કોડિંગ કોશિકાઓની ડોપામિનેર્જિક ઓળખની પુષ્ટિ કરી12,13 અને બતાવ્યું કે તેઓ ખરેખર શીખવાની સંરચના કરે છે14,15.
ડોપામાઇન લર્નિંગ સિગ્નલ પ્રદાન કરે છે તે વિચાર એ સાહિત્ય સાથે સુંદર રીતે બંધબેસે છે જે ડોપામાઇન સ્ટ્રાઇટમમાં સિનેપ્ટિક પ્લાસ્ટિકિટીને સુધારે છે, ડોપામાઇનના પ્રાથમિક અગ્રવર્તી લક્ષ્યને. દાખલા તરીકે, સ્ટ્રાઇટલ ડૅન્ડ્રાઇટ સ્પાઇન, પોસ્ટસેપ્ટેક્ટીક વિધ્રુવીકરણ અને ડોપામાઇન રીલિઝના ગ્લુટામેટ ઉત્તેજનાના ત્રણ સંયોગો કરોડરજ્જુ વધવા માટેનું કારણ બને છે.16. લાંબા ગાળાના લર્નિંગ મિકેનિઝમ્સના ડોપામિનેર્જિક મોડ્યુલેશન એ વ્યસનયુક્ત દવાઓના સતત વર્તણૂકલક્ષી અસરોને સમજાવવામાં મદદ કરે છે, જે સ્ટ્રેટાલ ડોપામાઇન રીલિઝ વધારવા માટેની મિલકતને વહેંચે છે.17. ડોપામાઇનના નુકશાન સાથેના ગહન અકિનાશ પણ આંશિક રીતે આવા શીખવાની પદ્ધતિ દ્વારા જવાબદાર હોઈ શકે છે18. ડોપામાઇનની અભાવને સતત-નેગેટિવ આરપીઇ તરીકે ગણવામાં આવે છે, જે ધીમે ધીમે ક્રિયાઓની કિંમતોને શૂન્ય તરફ અપડેટ કરે છે. સમાન પ્રગતિશીલ, વર્તન પર લુપ્તતા જેવી અસરો ડોપામાઇન વિરોધી દ્વારા પેદા કરી શકાય છે19,20.
તેમ છતાં, ડોપામાઇન આલોચક રીતે ચાલુ પ્રેરણામાં શામેલ છે તે વિચાર ક્યારેય દૂર થયો નથી - તેનાથી onલટું, તે વર્તણૂકીય ન્યુરોસાયન્ટ્સ દ્વારા સ્વીકૃત માનવામાં આવે છે. પ્રેરણા / ગતિ / આક્રમકતામાં ડોપામાઇનના કાર્યો ભણતરથી અસ્વીકાર્ય છે તેવા મજબૂત પુરાવાને આધારે આ યોગ્ય છે15,20-23. ડીએ એક આરપીઇ લર્નિંગ સિગ્નલ પૂરું પાડે છે તે સિદ્ધાંત સાથે આ પ્રેરણાદાયી ભૂમિકાને સમાધાન કરવા માટે સંકળાયેલ પડકારની ઓછી વ્યાપક પ્રશંસા છે.
પ્રેરણા "આગળ જુએ છે": તે વર્તમાન વર્તન યોગ્ય રીતે ઉર્જા આપવા માટે ભાવિ પુરસ્કાર (મૂલ્યો) ની આગાહીઓનો ઉપયોગ કરે છે. તેનાથી વિપરીત, તાજેતરના ભૂતકાળમાં રાજ્યો અને ક્રિયાઓ પર "પાછળ જુએ છે", અને તેમના મૂલ્યોને અપડેટ કરે છે. આ એક ચક્રની પૂરક તબક્કાઓ છે: અદ્યતન મૂલ્યોનો ઉપયોગ પછીના નિર્ણય-નિર્માણમાં થઈ શકે છે જો તે રાજ્યો ફરીથી મેળવવામાં આવે, પછી ફરીથી અપડેટ કરવામાં આવે, અને આગળ. પરંતુ ચક્રનો કયા તબક્કામાં ડોપામાઇન સામેલ છે - નિર્ણયો લેવા (પ્રદર્શન) કરવા અથવા મૂલ્યો (શિક્ષણ) અપડેટ કરવા માટે મૂલ્યોનો ઉપયોગ કરવો?
કેટલાક સંજોગોમાં ડોપામાઇન એક સાથે બંને ભૂમિકા ભજવવાની કલ્પના સરળ છે.24અનપેક્ષિત, પુરસ્કાર-આગાહીત્મક સંકેતો ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગ અને રિલીઝ કરવા માટેના આર્કેટીક ઇવેન્ટ્સ છે અને આવા સંકેતો સામાન્ય રીતે બન્ને શાંત વર્તણૂંક અને શીખવાની ઉત્પન્ન કરે છે (ફિગ 1). આ વિશિષ્ટ પરિસ્થિતિમાં બક્ષિસની આગાહી, અને પુરસ્કારની આગાહીની ભૂલો, એક સાથે વધે છે - પરંતુ હંમેશાં એવું થતું નથી. ફક્ત એક ઉદાહરણ તરીકે, લોકો અને અન્ય પ્રાણીઓ ઘણીવાર આશ્ચર્યજનક ન થાય અથવા કંઇ પણ ન થાય ત્યારે પણ પુરસ્કાર માટે કામ કરવા માટે પ્રોત્સાહિત થાય છે. તેઓ વધુ સખત અને સખત મહેનત કરી શકે છે કારણ કે તેઓ ઇનામની નજીક આવતા જાય છે (પુરસ્કાર નજીક આવતાની સાથે મૂલ્ય વધે છે). મુદ્દો એ છે કે ભણતર અને પ્રેરણા કાલ્પનિક, ગણનાત્મક અને વર્તણૂકીય રૂપે અલગ છે - અને છતાં ડોપામાઇન તે બંને કરે તેવું લાગે છે.
ડોપામાઇન: ભૂતકાળને અદ્યતન બનાવતા, વર્તમાનને ઉત્તેજન આપવું.
ટોચના, તીર સાથેના વર્તુળો રાજ્યોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે અને તે રાજ્યોની સંભવિત ક્રિયાઓનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. એરો પહોળાઈ દરેક ક્રિયા કરવાના શીખ્યા મૂલ્યો સૂચવે છે. જેમ કે ભૂતકાળમાં રાજ્યો / ક્રિયાઓ નિષ્ફળ જાય છે, તેઓ સતત મજબૂતીકરણ માટે ઓછા પાત્ર છે. મધ્ય, ડોપામાઇનનું વિસ્ફોટ થાય છે. પરિણામ વર્તમાન સ્થિતિ (લાલ), અને તાજેતરમાં કરવામાં આવેલી ક્રિયાઓ (જાંબલી) માટે મૂલ્ય રજૂઆતની પ્લાસ્ટિસિટીથી પ્રાપ્ત ક્રિયાઓનો ઉત્સાહ છે. બોટમ, પ્લાસ્ટિસિટીના પરિણામ રૂપે, આગલી વખતે આ રાજ્યોનો સામનો કરવામાં આવે ત્યારે તેમના સંકળાયેલ મૂલ્યોમાં વધારો થયો છે (તીર પહોળાઈ). વારંવાર અનુભવ દ્વારા મજબૂતીકરણ લર્નિંગ રાજ્યની જગ્યા દ્વારા "ખીલ ઉત્પન્ન કરી શકે છે", ચોક્કસ માર્ગો વધુ ઝડપે વધુ સંભવિત બનાવે છે. આ શીખવાની ભૂમિકાની સાથે સાથે, ડોપામાઇનની બળવાન, પ્રભાવિત ભૂમિકા અગાઉથી શીખી ગયેલી ટ્રેજેક્ટોરીઝ સાથેના પ્રવાહને ઝડપી બનાવે છે.
નીચે હું કેવી રીતે ડોપામાઇન બંને શીખવાની અને પ્રેરણાત્મક કાર્યો પ્રાપ્ત કરી શકું તે વિશે વર્તમાન વિચારોનું ગંભીર મૂલ્યાંકન કરું છું. હું ત્રણ ચાવીરૂપ તથ્યોને આધારે અપડેટ કરેલ મોડેલનો પ્રસ્તાવ રજૂ કરું છું: 1) ટર્મિનલ્સમાંથી ડોપામાઇન પ્રકાશન ફક્ત ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગથી ઊભું થતું નથી, પણ સ્થાનિક રૂપે નિયંત્રિત પણ થઈ શકે છે; 2) ડોપામાઇન અનુક્રમે શીખવાની અને પ્રદર્શન માટેના અલગ પરિણામો સાથે, સિનેપ્ટિક પ્લાસ્ટિસિટી અને લક્ષ્ય કોશિકાઓની ઉત્તેજના બંનેને અસર કરે છે; 3) પ્લાસ્ટિકિટી પર ડોપામાઇન અસરો નજીકના સર્કિટ ઘટકો દ્વારા ચાલુ અથવા બંધ કરી શકાય છે. સાથે મળીને, આ સુવિધાઓ અનુક્રમે શીખવાની અને પ્રેરણા માટે મગજના સર્કિટ્સને બે વિશિષ્ટ ડોપામાઇન સંદેશાઓ વચ્ચે ટૉગલ કરવાની મંજૂરી આપી શકે છે.
શું અલગ અર્થ સાથે "ફાસીક" અને "ટોનિક" ડોપામાઇન સંકેતો અલગ છે?
ઘણીવાર એવી દલીલ કરવામાં આવે છે કે ડોપામાઇનના શીખવાની અને પ્રેરણાત્મક ભૂમિકા જુદા જુદા સમયે ભરાય છે25. ડોપામાઇન કોષો દર સેકન્ડમાં થોડા સ્પાઇક્સ પર સતત ("ટોનિકલી") આગ કરે છે, ક્યારેક પ્રસંગોપાત સંક્ષિપ્ત ("ફાસિક") વિસ્ફોટ અથવા વિરામ સાથે. વિસ્ફોટો, ખાસ કરીને જો કૃત્રિમ રીતે ડોપામાઇન કોશિકાઓમાં સિંક્રનાઇઝ કરવામાં આવે, તો ફોરેબ્રેન ડોપામાઇનમાં ઝડપી વધારો થાય છે.26 તે અત્યંત ક્ષણિક (પેટા-સેકંડ સમયગાળો છે27). ડોપામાઇન સાંદ્રતાને આગળ ધપાવવા માટે ટૉનિક ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગનું અલગ યોગદાન ઓછું સ્પષ્ટ છે. કેટલાક પુરાવા સૂચવે છે કે આ ફાળો ખૂબ જ નાનો છે28. તે હાઇ-એફેનિટી D2 રીસેપ્ટર્સની નિકટ-સતત ઉત્તેજના ઉત્પન્ન કરવા માટે પૂરતું હોઈ શકે છે, જેના કારણે સિસ્ટમ ડોપામાઇન કોષ ફાયરિંગમાં ટૂંકા વિરામની નોંધ લે છે.29 અને આ વિરામને નકારાત્મક પૂર્વાનુમાન ભૂલો તરીકે ઉપયોગ કરો.
માઇક્રોોડાયલિસિસનો ઉપયોગ વ્યાપકપણે ફોરેબ્રેન ડોપામાઇન સ્તરને સીધી રીતે માપવા માટે થયો છે, જો કે ઓછા અસ્થિર રીઝોલ્યુશન (સામાન્ય રીતે ઘણા મિનિટમાં સરેરાશ). ડોપામાઇનના આવા ધીમા માપદંડો ચોક્કસપણે વર્તણૂંક સાથે સંબંધિત પડકારરૂપ હોઈ શકે છે. તેમ છતાં ન્યુક્લિયસ ઍક્યુમ્બન્સ (એનએસી; વેન્ટ્રલ / મેડિયલ સ્ટ્રાઇટમ) માં ડોપામાઇનના માઇક્રોડાયલિસિસમાં હકારાત્મક સંબંધો સ્થાનિક ગતિવિધિને બતાવે છે.30 અને પ્રેરણાના અન્ય સૂચકાંકો5. ડોપામાઇન એકાગ્રતામાં ધીમી ("ટોનિક") ફેરફાર છે અને આ ધીરે ધીરે પરિવર્તન પ્રેરણાદાયક સિગ્નલ પહોંચાડે છે તેનો આ અર્થ વ્યાપકપણે લેવામાં આવ્યો છે. વધુ ખાસ કરીને, ગણતરીત્મક મોડેલોએ સૂચવ્યું છે કે ટૉનિક ડોપામાઇન સ્તર લાંબા ગાળાની સરેરાશ પુરસ્કાર દરને ટ્રૅક કરે છે31 - સમય ફાળવણી અને ધાણી નિર્ણયો માટે ઉપયોગી પ્રેરણાત્મક ચલ. તે પર ભાર મૂકવા યોગ્ય છે કે ખૂબ ઓછા કાગળો સ્પષ્ટ રીતે "ટોનિક" ડોપામાઇન લેવલ વ્યાખ્યાયિત કરે છે - તેઓ સામાન્ય રીતે માને છે કે માઇક્રોડાયલિસીસના બહુવિધ મિનિટના સમયગાળામાં ડોપામાઇનની સાંદ્રતા ધીમે ધીમે બદલાય છે.
હજુ સુધી આ "ફાસિક ડોપામાઇન = આરપીઈ / લર્નિંગ, ટોનિક ડાયપામાઇન = પ્રેરણા" જુઓ ઘણી સમસ્યાઓ છે. પ્રથમ, ત્યાં કોઈ સીધો પુરાવો નથી કે ટૉનિક ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગ સામાન્ય રીતે ધીમું સમય ભીંગડા પર બદલાય છે. ટૉનિક ફાયરિંગ રેટ બદલાતી પ્રેરણા સાથે બદલાતી નથી32,33. એવી દલીલ કરવામાં આવી છે કે સક્રિય ડોપામાઇન કોશિકાઓના બદલાતા પ્રમાણને કારણે ટૉનિક ડોપામાઇનનું સ્તર બદલાયું છે34,35. પરંતુ અનિચ્છિત, નિષ્ક્રીય પ્રાણીઓમાં ઘણા અભ્યાસોમાં, ડોપામાઇન કોશિકાઓએ ક્યારેય શાંત અને સક્રિય રાજ્યો વચ્ચે સ્વિચ કરવાની જાણ કરી નથી.
વધુમાં, માઇક્રોડીઆલિસિસ ધીમે ધીમે ડોપામાઇનના સ્તરને માપે છે એનો અર્થ એ નથી કે ડોપામાઇનના સ્તર ધીમે ધીમે ધીમે ધીમે બદલાય છે. અમે તાજેતરમાં15 માઇક્રોડાયલિસિસ અને ફાસ્ટ-સ્કેન સાયક્લિક વોલ્ટેમૅમેટ્રીનો ઉપયોગ કરીને પ્રોબેબિલીસ્ટિક ઇનામ કાર્યમાં પરીક્ષણ કરેલ ચૂનાના એનએસી ડોપામાઇન. અમે પુષ્ટિ કરી હતી કે માઇક્રોોડિલેસીસ દ્વારા માપવામાં આવેલા મેસોલિમ્બિક ડોપામાઇન, પુરસ્કાર દર (વળતર / મિનિટ) સાથે સંકળાયેલા છે. જો કે, સુધારેલ માઇક્રોડાયલાઇઝેશન ટેમ્પોરલ રિઝોલ્યુશન (1min) સાથે પણ આપણે ડોપામાઇન જેટલું ઝડપી બનાવી શકીએ તેટલી ઝડપથી વધઘટ થઈ: અમે સ્વાભાવિક રીતે ધીમી ડોપામાઇન સંકેત માટે કોઈ પુરાવા જોયા નથી.
વોલ્ટેમૅટ્રીના હજી પણ ઝડપી સમયાંતરે રિઝોલ્યુશનનો ઉપયોગ કરીને આપણે પેટા-સેકંડ ડોપામાઇનના વધઘટ અને પ્રેરણા વચ્ચે ગાઢ સંબંધ જોયો. જેમ જેમ ઉંદરોએ પુરસ્કારો પ્રાપ્ત કરવા માટે આવશ્યક પગલાંઓનો ક્રમ ભજવ્યો, તેમ ડોપામાઇન ઊંચો અને ઊંચો વધ્યો, જેમણે પુરસ્કાર પ્રાપ્ત કર્યો (અને તે ઝડપથી તેનો ઉપયોગ કરતા હતા તે જ રીતે) એક શિખર સુધી પહોંચ્યા. અમે દર્શાવ્યું છે કે ડોપામાઇન તાત્કાલિક રાજ્ય મૂલ્ય સાથે સહસંબંધિત છે - અપેક્ષિત ભાવિ ઇનામ તરીકે નિર્ધારિત, તેને પ્રાપ્ત કરવા માટે જરૂરી અપેક્ષિત સમય દ્વારા ડિસ્કાઉન્ટ. આ ઝડપી ડોપામાઇન ડાયનેમિક્સ વિવિધ સમયના ભીંગડાઓ પર અલગ ડોપામાઇન સિગ્નલોનો ઉપયોગ કર્યા વિના માઇક્રોોડાયલાસિસ પરિણામોને પણ સમજાવી શકે છે. જેમ પ્રાણીઓ વધુ પુરસ્કારો અનુભવે છે, તેમ તેઓ અજમાયશી અનુક્રમમાં દરેક પગલા પર ભાવિ ઇનામની તેમની અપેક્ષાઓ વધારી દે છે. ધીરે ધીરે વિકસતા સરેરાશ પુરસ્કાર દરના સંકેતને બદલે, ડોપામાઇન અને પુરસ્કાર દર વચ્ચેની સહસંબંધને આ ઝડપથી વિકસતા રાજ્ય મૂલ્યોના લાંબા સમય સુધી માઇક્રોડાયેલાસિસ નમૂના સંગ્રહ સમય પર સરેરાશ તરીકે સમજાવવામાં આવે છે.
મેસોલિમ્બિક ડોપામાઇન પ્રકાશનનું આ મૂલ્ય અર્થઘટન અન્ય સંશોધન જૂથોમાંથી વોલ્ટમૅમેટ્રી પરિણામો સાથે સુસંગત છે, જેમણે વારંવાર એવું જોયું છે કે ડોપામાઇન પ્રકાશન માટે નિકટતા વધારવા સાથે રેમ્પ્સ છોડવામાં આવે છે.36-38(ફિગ 2). આ પ્રેરણાત્મક સંકેત સ્વાભાવિક રીતે "ધીમું" નથી, પરંતુ સમયના ભીંગડાઓની સતત શ્રેણીમાં જોવા મળે છે. જ્યારે અભિગમ વર્તણૂક પણ કેટલાક સેકંડ સુધી ચાલે છે ત્યારે ડોપામાઇન રેમ્પ્સ ઘણા સેકંડ ચાલે છે38, આ આંતરિક ડોપામાઇન ગતિશીલતાને બદલે વર્તણૂંકનો સમય અભ્યાસ દર્શાવે છે. મેસોલિમ્બિક ડોપામાઇન રિલીઝ અને ઉલટાવી શકાય તેવું મૂલ્ય વચ્ચેનો સંબંધ રેકોર્ડીંગ તકનીકને જેટલી ઝડપથી પરવાનગી આપે છે તેવો દેખાય છે, એટલે કે તીવ્ર વોલ્ટેમેમેટ્રી ઇલેક્ટ્રોડ્સ સાથે ~ 100ms ટાઇમકેલ15.
ફાસ્ટ ડોપામાઇન ઉષ્ણતામાન ડાયનેમિકલી-વિકસિત પુરસ્કાર અપેક્ષાઓ સૂચવે છે.
એસી) મેસોલિમ્બિક ડોપામાઇન ઝડપથી વધે છે કારણ કે ઉંદરો અપેક્ષિત વળતરની નજીક આવે છે. ડી) મૂલ્ય, ભવિષ્યના પુરસ્કારના અસ્થાયી રૂપે-ડિસ્કાઉન્ટેડ અંદાજ તરીકે વ્યાખ્યાયિત, પુરસ્કાર નજીક આવે છે તેટલું વધે છે. સંકેતો સૂચવે છે કે ઇનામ એ પહેલાં અપેક્ષિત કારણ કરતાં વધુ મોટું, નજીક અથવા વધુ ચોક્કસ છે. આ એક ક્ષણથી આગળની તરફ કૂદકાઓ સમયાંતરે-તફાવત RPE છે. e) "બેઝલાઇન્સ" દૂર કરવાની બાદબાકી મૂલ્ય અને આરપીઇ સંકેતોને ભંગ કરી શકે છે. ડાબે, ડોપામાઇનને ઇનામ-આગાહીયુક્ત ક્યુ (સમયસર શૂન્ય) સાથે સાંકળવામાં આવે છે, પરંપરાગત આધારરેખા બાદબાકી સાથે, એવું લાગે છે કે જ્યારે પુરસ્કાર ઓછો અપેક્ષિત (બ્રાઉન) હોય ત્યારે ડોપામાઇન ઉચ્ચ સ્તરો પર કૂદકો આપે છે, જે આરપીઇ સિગ્નલ જેવું લાગે છે. જમણી, સમાન ડેટાની વૈકલ્પિક પ્રસ્તુતિ, ડોપામાઇન સ્તરની સમાન પછી કયુ, તેના બદલે બતાવશે કે ચોક્કસ ડોપામાઇન સ્તર પુરસ્કારની અપેક્ષા (મૂલ્ય) પર આધારિત છે. વધારાના વિશ્લેષણોએ નક્કી કર્યું છે કે જમણી બાજુનું પ્રસ્તુતિ સત્યની નજીક છે (સંદર્ભમાં વિગતો જુઓ. 15). પેનલ ફરીથી પરવાનગી સાથે, પરવાનગી સાથે, પુનઃઉત્પાદન 38, મેકમિલન પબ્લિશર્સ લિમિટેડ ... .; પેનલ બી, પરવાનગી સાથે, પુનર્નિર્માણ દ્વારા ફરીથી બનાવ્યું. 37, એલ્સિવિયર; પેનલ્સ સીઈએ પરવાનગી સાથે, પુન: રજૂઆત કરી 15, મેકમિલન પબ્લિશર્સ લિ
ફાસ્ટ ડોપામાઇન ઉષ્ણતામાન ફક્ત પ્રેરણાને મિરર કરતું નથી, તે તરત જ પ્રેરિત વર્તણૂંકને પણ ચલાવે છે. ડોપામાઇન કોશિકાઓના સંકેત આપવા માટે મોટા ફેસીક પ્રતિભાવો એ જ ટ્રાયલ પર ટૂંકા પ્રતિક્રિયાના સમયની આગાહી કરે છે39. વીટીએ ડોપામાઇન કોશિકાઓના ઓપ્ટોજેનેટિક ઉત્તેજનાથી ઉંદરો આપણા સંભવિત પુરસ્કાર કાર્યમાં કામ શરૂ કરે તેવી શક્યતા વધારે છે.15, જેમ કે તેમને પુરસ્કારની વધુ અપેક્ષા હતી. એસએનસી ડોપામાઇન ચેતાકોષોના ઓપ્ટોજેનેટિક ઉત્તેજના, અથવા ડોર્સલ સ્ટ્રાઇટમમાં તેમના ચેતાક્ષ, ચળવળની સંભાવનાને વધારે છે.40,41. જટિલ રીતે, આ વર્તણૂકીય અસરો ઓપ્ટોજેનેટિક ઉત્તેજનાની શરૂઆતના થોડા સો મિલીસેકંડમાં દેખાઈ આવે છે. પ્રેરણાને ઉત્તેજન આપવા પુરસ્કાર-અનુમાનિત સંકેતોની ક્ષમતા એનએસી સ્પાઇની ન્યુરોન્સની ઉત્તેજનાની ખૂબ ઝડપી ડોપામિનેર્જિક મોડ્યુલેશન દ્વારા મધ્યસ્થી કરવામાં આવે છે.42. ડોપામાઇન ઝડપથી બદલાતી રહે છે, અને આ ડોપામાઇનના ફેરફારો ઝડપથી પ્રેરણાને અસર કરે છે, ડોપામાઇનના પ્રેરણાત્મક કાર્યોને ઝડપી ("ફાસિક"), ધીમી ("ટોનિક") તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે.
તદુપરાંત, અલગ ઝડપી અને ધીમો સમય ભીંગડા ચલાવવાથી તે ડોપામાઇન રીસેપ્ટર્સવાળા ન્યુરોન્સ દ્વારા સામનો કરતી ડીકોડિંગ સમસ્યાને હલ કરતું નથી. જો ડોપામાઇન સંકેતો શીખે છે, તો સિનેપ્ટિક પ્લાસ્ટિસિટીનું મોડ્યુલેશન યોગ્ય સેલ્યુલર પ્રતિસાદ લાગે છે. પરંતુ પ્રેરિત વર્તન પર તાત્કાલિક અસરો સ્પિકિંગ પર તાત્કાલિક અસરો સૂચવે છે - દા.ત. ઉત્તેજનામાં ઝડપી ફેરફાર દ્વારા. ડોપામાઇનમાં આ બંને પોસ્ટ્સનાપ્ટિક અસરો હોઈ શકે છે (અને વધુ), તેથી શું કોઈ ડોપામાઇનની સાંદ્રતાનો કોઈ વિશિષ્ટ અર્થ છે? અથવા આ અર્થને બનાવવાની જરૂર છે - દા.ત. સમય દરમ્યાન ડોપામાઇન લેવલની તુલના કરીને, અથવા કયા કોષીલ મશીનરીમાં શામેલ થવું છે તે નક્કી કરવા માટે અન્ય સંયોગો સંકેતોનો ઉપયોગ કરીને? આ સંભાવનાની ચર્ચા નીચે નીચે કરવામાં આવી છે.
શું ડોપામાઇન રિલીઝ ડોપામાઇન કોષ ફાયરિંગ જેવી જ માહિતી આપે છે?
ફાસ્ટ ડોપામાઇનના વધઘટ અને પ્રેરણાત્મક મૂલ્ય વચ્ચેનો સંબંધ વિચિત્ર લાગે છે, જો કે ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગ તેના બદલે આરપીઈ જેવું જ હોય છે. વધુમાં, કેટલાક અભ્યાસોએ મેસોલિમ્બિક ડોપામાઇન પ્રકાશનમાં આરપીઇ સંકેતોની જાણ કરી છે43. ન્યુરલ ડેટાના કેટલાક સ્વરૂપોની અર્થઘટન કરવામાં કોઈ પડકારની નોંધ લેવી મહત્વપૂર્ણ છે. મૂલ્ય સંકેતો અને આરપીઈ એકબીજા સાથે સંકળાયેલા છે - આશ્ચર્યજનક રીતે નહીં કારણ કે આરપીઈ સામાન્ય રીતે એક ક્ષણથી બીજી ક્ષણમાં ("ટેમ્પોરલ-ડિફરન્સ" આરપીઈ) માં મૂલ્યમાં ફેરફાર તરીકે વ્યાખ્યાયિત થાય છે. આ સહસંબંધને કારણે પ્રાયોગિક ડિઝાઇન્સ અને આરપીઇ એકાઉન્ટ્સથી મૂલ્યને અલગ પાડતા વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરવો મહત્વપૂર્ણ છે. સંપૂર્ણ, સિગ્નલ પરિવર્તનને બદલે સંબંધિત પર આધાર રાખે છે તેવા ન્યુરલ માપનો ઉપયોગ કરતી વખતે સમસ્યા વધારે છે. વોલ્ટેમેટ્રી વિશ્લેષણ સામાન્ય રીતે રસિક સમયે ડોપામાઇનની તુલના દરેક તબક્કાના પ્રારંભમાં "બેઝલાઈન" યુગ સાથે કરે છે (દરેક વોલ્ટેજ સ્વીપ પર ઇલેક્ટ્રોડ ચાર્જિંગ અને મિનિટના સમયગાળા દરમિયાન ડ્રિફ્ટ સહિત, ન nonન-ડોપામાઇન આધારિત હોય તેવા સિગ્નલ ઘટકો દૂર કરવા). પરંતુ બેઝલાઇનને બાદબાકી કરવાથી કોઈ મૂલ્ય સિગ્નલ આરપીઈ સિગ્નલ જેવું લાગે છે. આ આપણા પોતાના વોલ્ટેમેટ્રી ડેટામાં અવલોકન કર્યું છે (ફિગ. 2e). દરેક ટ્રાયલની શરૂઆતમાં ડોપામાઇન સાંદ્રતામાં ફેરફારમાં પુરસ્કારની અપેક્ષામાં પરિવર્તનો પ્રતિબિંબિત થયા હતા, અને જો કોઈ એક ટ્રાયલમાં સતત બેઝલાઇનનો ઉપયોગ કરે તો આ ફેરફારો ચૂકી ગયા છે.15. આમ ડોપામાઇન પ્રકાશન અને આરપીઈ કોડિંગ વિશેનાં તારણોને સાવચેતી સાથે જોવાની જરૂર છે. આ ડેટા અર્થઘટનનું જોખમ માત્ર વોલ્ટેમેટ્રી પર જ નહીં, પરંતુ કોઈપણ વિશ્લેષણને પણ લાગુ પડે છે જે સંબંધિત ફેરફારો પર આધાર રાખે છે - સંભવિત રૂપે કેટલાક એફએમઆરઆઈ અને ફોટોમેટ્રી શામેલ છે44.
તેમ છતાં, અમારે હજુ પણ ડોકમાઇન ચેતાકોષ દ્વારા મૂલ્ય-સંબંધિત સ્પીકીંગની સતત ગેરહાજરી સાથે એનએસી કોરમાં મૂલ્ય-સંબંધિત ડોપામાઇન પ્રકાશનને સમાધાન કરવાની જરૂર છે.13, બાજુના વીટીએ ક્ષેત્રમાં પણ જે એનએસી કોરને ડોપામાઇન પ્રદાન કરે છે45. એક સંભવિત પરિબળ એ છે કે ડોપામાઇન કોશિકાઓ સામાન્ય રીતે હેડ-રેઇન્રેઇન્ડ પ્રાણીઓમાં શાસ્ત્રીય કન્ડીશનીંગ કાર્યો કરે છે, જ્યારે ડોપામાઇન રીલીઝ સામાન્ય રીતે અનિયંત્રિત પ્રાણીઓમાં તેમના પર્યાવરણ મારફતે સક્રિય રીતે માપવામાં આવે છે. અમે સૂચવ્યું કે મેસોલિમ્બિક ડોપામાઇન ખાસ કરીને "કામ" ની કિંમત સૂચવે છે.15 - કે તે ઇનામ મેળવવા માટે સમય અને પ્રયત્નો માટે સમય કા .વાની જરૂરિયાતને પ્રતિબિંબિત કરે છે. આ સાથે સુસંગત, ડોપામાઇન ચળવળની સૂચના આપતા સંકેતો સાથે વધે છે, પરંતુ સ્થિરતાને સૂચના આપતા સંકેતો સાથે નહીં, ભલે તેઓ સમાન ભાવિ ઇનામ સૂચવે ત્યારે46. જો - ઘણા શાસ્ત્રીય કન્ડીશનીંગ કાર્યોની જેમ - સક્રિય "કાર્ય" નો કોઈ ફાયદો નથી, તો પછી કામના મૂલ્યને સૂચવતા ડોપામિનેજિક ફેરફારો ઓછા સ્પષ્ટ હોઈ શકે છે.
તે પણ વધુ મહત્વનું હોઈ શકે છે કે ડોપામાઇનનું પ્રકાશન સ્થાનિક રીતે ટર્મિનલ્સ પર સ્થાનિક રૂપે નિયંત્રિત થઈ શકે છે, અને આમ સેલ-બોડી સ્પાઇકિંગથી સ્વતંત્ર સ્પૅટોિઓ-ટેમ્પોરલ પેટર્ન દર્શાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, બાસોલેટર એમીગડાલા (બીએલએ) એનએસી ડોપામાઇન પ્રકાશનને પ્રભાવિત કરી શકે છે, પછી પણ જ્યારે વીટીએ નિષ્ક્રિય થાય છે.47. તેનાથી વિપરીત, બીએએલને નિષ્ક્રિય કરવાથી એનએસી ડોપામાઇન રિલીઝ અને અનુરૂપ પ્રેરિત વર્તણૂંક ઘટાડે છે, દેખીતી રીતે વીટીએ ફાયરિંગને અસર કર્યા વિના48. ડોપામાઇન ટર્મિનલ્સમાં ગ્લુટામેટ, ઓપીયોઇડ્સ અને એસીટીલ્કોલાઇન સહિતના ન્યુરોટ્રાન્સમિટર્સની શ્રેણી માટે રીસેપ્ટર્સ હોય છે. નિકોટિનિક એસેટીલ્કોલાઇન રિસેપ્ટરો ડોપામાઇન રિલીઝને ઝડપથી નિયંત્રણમાં લેવા માટે સ્ટ્રાઇટલ કોલેઇનર્જિક ઇન્ટરન્યુરોન્સ (સીઆઈએન) ને મંજૂરી આપે છે.49,50. જોકે તે લાંબા સમયથી નોંધ્યું છે કે ડોપામાઇન પ્રકાશનનું સ્થાનિક નિયંત્રણ સંભવતઃ મહત્વપૂર્ણ છે7,51, તે ડોપામાઇન ફંક્શનના કમ્પ્યુટેશનલ એકાઉન્ટ્સમાં શામેલ નથી. હું દરખાસ્ત કરું છું કે મૂલ્ય કોડિંગથી સંબંધિત ડોપામાઇન પ્રકાશન ગતિશીલતા મોટે ભાગે દ્વારા ઉદ્ભવે છે સ્થાનિક ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગ શીખવા માટે મહત્વપૂર્ણ RPE- જેવા સિગ્નલો પ્રદાન કરે છે તેમ પણ નિયંત્રણ કરો.
ડોપામાઇનનો અર્થ મૂંઝવણ વગર શીખવાની અને પ્રેરણા બંને કેવી રીતે થાય છે?
સૈદ્ધાંતિક રીતે, મૂલ્ય સંકેત RPE ને પ્રદાન કરવા માટે પૂરતું છે, કેમ કે સમયાંતરે-તફાવત RPE એ મૂલ્યમાં ઝડપી ફેરફારો છે (ફિગ. 2B). ઉદાહરણ તરીકે, લક્ષ્ય ચેતાકોષોમાં અલગ આંતરરાત્રિય માર્ગો સાંદ્રતા (રેપીનું પ્રતિનિધિત્વ) માં ઝડપી સંબંધિત ફેરફારો વિરુદ્ધ ડોપામાઇન (મૂલ્ય રજૂ કરે છે) ની સંપૂર્ણ એકાગ્રતા પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોઈ શકે છે. આ યોજના સ્પાઇની ન્યુરોન ફિઝિયોલોજીના જટિલ ડોપામાઇન મોડ્યુલેશનને અનુકૂળ હોવાને અનુકૂળ લાગે છે52 અને કેલ્શિયમ સાંદ્રતાના અસ્થાયી પેટર્નની તેમની સંવેદનશીલતા53. હજી પણ આ કંઈક અસ્વસ્થ લાગે છે. જો ડોપામાઇન સેલ સ્પિકિંગમાં RPE- જેવા સંકેત પહેલાથી અસ્તિત્વમાં છે, તો મૂલ્ય સંકેતમાંથી RPE ને પુનઃ-પ્રાપ્ત કરવાને બદલે તેનો ઉપયોગ કરવો શક્ય છે.
યોગ્ય RPE અને મૂલ્ય સંકેતોનો યોગ્ય ઉપયોગ કરવા માટે, ડોપામાઇન-પ્રાપ્તકર્તા સર્કિટ્સ ડોપામાઇનને કેવી રીતે અર્થઘટન કરે છે તે સક્રિયપણે સ્વિચ કરી શકે છે. ત્યાં એવી પુરાવા છે કે એસેટીલ્કોલાઇન આ સ્વીચિંગ ભૂમિકા પણ આપી શકે છે. તે જ સમયે ડોપામાઇન કોશિકાઓ સ્પાઇક્સના વિસ્ફોટથી અનપેક્ષિત સંકેતો પર આગ લાવે છે, સીઆઈએન ટૂંકા દર્શાવે છે (~ 150ms) આરામ ગોળીબારમાં, જે RPE સાથે સ્કેલ નથી54. આ સીઆઈએન વિરામ વીએટીએ ગેબેઅર્જિક ન્યુરોન્સ દ્વારા ચલાવી શકાય છે55 ઇન્ટ્ર્રામિનેર થૅલામસમાં "આશ્ચર્યજનક" સંબંધિત કોશિકાઓ તેમજ શીખવાની પ્રગતિશીલતા સંકેત તરીકે કાર્ય કરવાનો પ્રસ્તાવ છે.56. મોરિસ અને બર્ગમેને સૂચવ્યું54 કે કોલિનેર્જિક અવરોધો સ્ટ્રાઇટલ પ્લાસ્ટિસિટી માટે અસ્થાયી વિંડોઝ વ્યાખ્યાયિત કરે છે, જે દરમ્યાન ડોપામાઇનનો ઉપયોગ શીખવાની સિગ્નલ તરીકે થઈ શકે છે. ડોપામાઇન-આશ્રિત પ્લાસ્ટિસિટીને મિકેનિરીક્સ દ્વારા સતત દબાવી દેવામાં આવે છે જેમાં મસ્સેરિનિક એમએક્સ્યુએનએક્સ રીસેપ્ટર્સ સીધી-પાથવે સ્ટ્રેઆલ ન્યુરોન્સ પર57. ઇન્ટ્રાસેસ્યુલર સિગ્નલિંગના મોડલ્સ સૂચવે છે કે સીઆઈએન વિરામ દરમિયાન, એમએક્સ્યુએનએક્સએક્સ બંધનની ગેરહાજરી પીકેએ સક્રિયકરણને પ્રોત્સાહન આપવા માટે ફેસીક ડોપામાઇન વિસ્ફોટો સાથે સહિયારી રીતે કાર્ય કરી શકે છે.58, જેનાથી સિનેપ્ટિક પરિવર્તનને પ્રોત્સાહન મળે છે.
સ્ટ્રાઇટલ કોલિનર્જિક કોશિકાઓ આ રીતે મલ્ટિપ્લેક્સ્ડ ડોપામિનેર્જિક સંદેશનો અર્થ ગતિશીલ રીતે સ્વિચ કરવા માટે સારી સ્થિતિમાં છે. સીઆઈએન દરમિયાન, સનાપ્ટીક પ્લાસ્ટિસિટી પર મસ્કેરિનિક બ્લોકની રાહત, ડોપામાઇનને શીખવા માટે ઉપયોગમાં લેવા દેશે. અન્ય સમયે ડોપામાઇન ટર્મિનલ્સમાંથી મુક્ત થવાથી સ્થાનિક વર્તણૂંક પ્રભાવને અસર કરવા માટે સ્થાનિક રીતે શિલ્પ કરવામાં આવશે. હાલમાં, આ સૂચન બંને સટ્ટાકીય અને અપૂર્ણ છે. એવું સૂચન કરવામાં આવ્યું છે કે સીઆઈએન ઘણા આસપાસના સ્પાઇની ચેતાકોષોમાંથી માહિતીને સંકલિત કરે છે જેથી નેટવર્ક-સ્તરના સંકેતો જેવા કે એન્ટ્રોપી59,60. પરંતુ તે સ્પષ્ટ નથી કે સીઆઈએન પ્રવૃત્તિ ગતિશીલતાનો ઉપયોગ ડોપામાઇન મૂલ્ય સંકેતો પેદા કરવા માટે થઈ શકે છે61, અને દરવાજા ડોપામાઇન શીખવાની સિગ્નલો પણ છે.
શું ડોપામાઇનનો અર્થ એ છે કે સમગ્ર પૂર્વગ્રહમાં આ જ વસ્તુ છે?
આરપીઈ વિચારને પકડી રાખતા, તે કલ્પના કરવામાં આવી હતી કે ડોપામાઇન એક વૈશ્વિક સિગ્નલ હતું, સમગ્ર સ્ટ્રેટલ અને ફ્રન્ટલ કોર્ટિકલ લક્ષ્યોમાં એરર સંદેશ પ્રસારિત કરતું હતું. શ્લ્લ્ત્ઝે ભારપૂર્વક જણાવ્યું હતું કે વીટીએ અને એસએનસીમાં વાનર ડોપામાઇન કોશિકાઓ ખૂબ સમાન પ્રતિભાવો ધરાવે છે62. ઓળખાયેલી ડોપામાઇન કોશિકાઓના અભ્યાસોને ઉંદરોમાં ખૂબ એકરૂપ આરપીઈ જેવા પ્રતિભાવ મળ્યા છે, ઓછામાં ઓછા શાસ્ત્રીય કન્ડીશનીંગ સંદર્ભોમાં ઓછામાં ઓછા બાજુના વીટીએ ન્યુરોન માટે13. હજુ સુધી ડોપામાઇન કોષો પરમાણુ અને શારીરિક રીતે વિવિધ છે63-65 અને હવે ઘણા અહેવાલો છે કે તેઓ પ્રાણીઓની વર્તણૂંકમાં વિવિધ ફાયરિંગ પેટર્ન દર્શાવે છે. આમાં વિવેકી ઘટનાઓમાં ફાયરિંગમાં ફાશી વધારો થાય છે66 અને સંકેત ટ્રિગર67 જે પ્રમાણભૂત RPE ખાતા સાથે નબળી રીતે બંધબેસે છે. ઘણા ડોપામાઇન કોશિકાઓ સંવેદી ઘટનાઓ માટે પ્રારંભિક ટૂંકા-વિલંબની પ્રતિક્રિયા બતાવે છે જે ચોક્કસ RPE કોડિંગ કરતાં વધુ આશ્ચર્ય અથવા "ચેતવણી" દર્શાવે છે.68,69. આ સાવચેતીભર્યું પાસું એસએનસીમાં વધુ જાણીતું છે69, જ્યાં ડોપામાઇન કોષો "સેન્સોરીમોટર" ડોર્સલ / લેટરલ સ્ટ્રાઇટમ (DLS45,63). એસ.એન.સી. ડોપામાઇન કોશિકાઓની ઉપજાતિમાં પણ વધારો થયો છે41 અથવા ઘટાડો70 બાહ્ય સંકેતો વિના, સ્વયંસંચાલિત હિલચાલ સાથે જોડાણમાં ગોળીબાર.
ડોપામાઇન ચેતાકોષોની ઉપ-વસ્તીના જથ્થાબંધ પ્રવૃત્તિની તપાસ કરવા કેટલાક જૂથો ફાઇબર ફોટોમેટ્રી અને કેલ્શિયમ સૂચક જીસીએએમપીનો ઉપયોગ કરે છે.71,72. ડોપામાઇન કોશિકાઓ જે ડોર્સલ / મેડિયલ સ્ટ્રાઇટમ (ડીએમએસ) પર પ્રોજેક્ટ કરે છે તે ક્ષણિક રીતે ડિપ્રેટેડ પ્રવૃત્તિને અણધારી સંક્ષિપ્ત આંચકા તરફ દર્શાવતી હતી, જ્યારે DLS ને પ્રસ્તુત કરતા લોકોએ પ્રવૃત્તિમાં વધારો કર્યો હતો.71- ચેતવણી આપતા પ્રતિસાદ સાથે વધુ સુસંગત. જી.પી.એ.એમ.પી. નો ઉપયોગ કરીને ડોપામાઇન ચેતાક્ષ અને ટર્મિનલ્સની પ્રવૃત્તિની તપાસ કરવા માટે, વિવિધ ફોરબinરિન પેટા પ્રદેશોમાં અલગ ડોપામિનર્જિક પ્રતિસાદો પણ જોવા મળ્યા છે.40,72,73. હેડ-રેન્ટ્રેઇન ઉંદર, હોવે અને ડોમબેકમાં બે-ફોટોન ઇમેજિંગનો ઉપયોગ કરવો40 સ્વયંસ્ફુરિત હિલચાલથી સંબંધિત ફાસિક ડોપામાઇન પ્રવૃત્તિની જાણ. આ મુખ્યત્વે એસએનસીના વ્યક્તિગત ડોપામાઇન ચેતાક્ષમાં જોવા મળ્યું હતું જે ડોર્સલ સ્ટ્રાઇટમમાં સમાપ્ત થયું હતું, જ્યારે એનએસીમાં વીએટીએ ડોપામાઇન ચેતાક્ષને પુરસ્કાર વિતરણ માટે વધુ પ્રતિસાદ આપ્યો હતો. અન્ય લોકોને એનએસીમાં ઇનામ-સંબંધિત ડોપામિનેર્જિક પ્રવૃત્તિ પણ મળી છે, તેના બદલે ડીએમએસ વધુ વિરોધાભાસી ક્રિયાઓને જોડે છે72 અને સ્ટ્રાઇટમની પશ્ચાદવર્તી પૂંછડી પ્રતિકૂળ અને નવલકથા ઉત્તેજના માટે જવાબદાર છે74.
ડોપામાઇનના પ્રકાશનના સીધા પગલાંઓ પણ પેટાવિભાગો વચ્ચે ભેદભાવ દર્શાવે છે30,75. માઇક્રોડાયલિસિસ સાથે આપણે ડોપામાઇનને ખાસ કરીને એનએસી કોર અને વેન્ટ્રલ-મેડિયલ ફ્રન્ટલ કોર્ટેક્સમાં મૂલ્ય સાથે સહસંબંધમાં મળ્યા છે, સ્ટ્રાઇટમના અન્ય તબીબી ભાગોમાં (NAC શેલ, ડીએમએસ) અથવા ફ્રન્ટલ કોર્ટેક્સમાં નહીં. આ રસપ્રદ છે કારણ કે તે માનવીય એફએમઆરઆઈ અધ્યયન અધ્યયનમાં સતત જોવાયેલી મૂલ્ય કોડિંગના બે "હોટપોટ્સ" સાથે નકશામાં દેખાય છે.76,77. ખાસ કરીને એનએસી બોંડ સિગ્નલ, જે ડોપામાઇન સંકેત સાથે ગાઢ સંબંધ ધરાવે છે78, ઇનામ અપેક્ષા (મૂલ્ય) સાથે વધે છે - આરપીઈ કરતાં વધુ76.
ડોપામાઇન પ્રકાશનની આ અવકાશી પદ્ધતિઓ અલગ ડોપામાઇન સેલ પેટાવિભાગોની ફાયરિંગ, ડોપામાઇનના પ્રકાશનનું સ્થાનિક નિયંત્રણ અથવા બંનેમાંથી ઉભી થાય છે, તેઓ વૈશ્વિક ડોપામાઇન સંદેશના ખ્યાલને પડકારે છે. એક એવું નિષ્કર્ષ લાવી શકે છે કે ઘણા બધા ડોપામાઇન કાર્ય છે, (ઉદાહરણ તરીકે) ડોર્સલ સ્ટ્રાઇટમ ડોપામાઇનમાં "હિલચાલ" અને વેન્ટ્રલ સ્ટ્રેટમ સિગ્નલિંગ "ઇનામ" માં ડોપામાઇન સંકેત આપે છે.40. જો કે, હું અન્ય વૈચારિક અભિગમ તરફેણ કરું છું. જુદા જુદા પ્રાણઘાતક પેટા પ્રદેશો વિવિધ કોર્ટિકલ પ્રદેશોમાંથી ઇનપુટ્સ મેળવે છે, અને તેથી વિવિધ પ્રકારની માહિતીની પ્રક્રિયા કરવામાં આવશે. હજી સુધી પ્રત્યેક પ્રાણઘાતક ઉપગ્રહ એક સામાન્ય માઇક્રોસોર્કિટ આર્કીટેક્ચર વહેંચે છે, જેમાં અલગ D1- વિરુદ્ધ D2- રીસેપ્ટર ધરાવતી સ્પાઇની ન્યુરોન્સ શામેલ છે.79, સીઆઈએન, અને તેથી આગળ. જો કે તે વિવિધ સ્ટ્રેટલ પેટાગ્રહણો (દા.ત. ડીએલએસ, ડીએમએસ, એનએસી કોર) નો સંદર્ભ લેવું સામાન્ય છે, જો તે સ્વતંત્ર વિસ્તારો છે, તો તેમની વચ્ચે કોઈ તીવ્ર રચનાત્મક સીમાઓ નથી (એનએસી શેલ થોડી વધારે ન્યુરોકેમિકલી રીતે અલગ છે). તેના બદલે ત્યાં રીસેપ્ટર ઘનતા, ઇન્ટર્ન્યુઅરન પ્રમાણ વગેરેમાં માત્ર સૌમ્ય ઘટકો છે, જે શેર કરેલ ગણનાત્મક અલ્ગોરિધમનો પરિમાણોમાં વધુ ફેરફારો જેવા લાગે છે. આ સામાન્ય આર્કિટેક્ચરને આપેલ છે, શું આપણે એક સામાન્ય ડોપામાઇન કાર્યનું વર્ણન કરી શકીએ છીએ, જે દરેક પેટાવિભાગ દ્વારા સંચાલિત વિશિષ્ટ માહિતીથી દૂર છે?
સ્ટ્રાઇટલ ડોપામાઇન અને મર્યાદિત સંસાધનોની ફાળવણી.
હું પ્રસ્તાવિત કરું છું કે ચાલુ વર્તણૂંક પર વિવિધ અસમર્થ ડોપામાઇન અસરોને મોડ્યુલેશન તરીકે સમજી શકાય છે સ્રોત ફાળવણી નિર્ણયો. વિશિષ્ટરૂપે, ડોપામાઇન મર્યાદિત આંતરિક સ્ત્રોતનો ખર્ચ કેટલો યોગ્ય છે તેનો અંદાજ પૂરો પાડે છે, ખાસ કરીને સ્ત્રોત પેટાવિભાગો વચ્ચેના વિશિષ્ટ સ્રોત સાથે. "મોટર" સ્ટ્રાઇટમ (~ ડીએલએસ) માટે, સંસાધન એ ચળવળ છે, જે મર્યાદિત છે કારણ કે ખર્ચમાં વધારો કરવો, અને ઘણી ક્રિયાઓ એકબીજા સાથે અસંગત હોય છે80. વધતી જતી ડોપામાઇન વધુ શક્યતા બનાવે છે કે પ્રાણી નક્કી કરે છે કે તે ઉર્જાને વધવા માટે અથવા વધુ ઝડપથી આગળ વધવા માટે યોગ્ય છે6,40,81. નોંધ લો કે "ચળવળ યોગ્ય છે" જે ડોપામાઇન સિગ્નલને એન્કોડ કરે છે તે ડોપામાઇન અને ચળવળ વચ્ચે સહસંબંધ પેદા કરશે, ડોપામાઇન એન્કોડિંગ વગર પણ "હિલચાલ" સે દીઠ.
"જ્ઞાનાત્મક" સ્ટ્રેટમ (~ ડીએમએસ) માટે સંસાધનો ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે જેમાં ધ્યાન (જે મર્યાદિત-ક્ષમતા દ્વારા વ્યાખ્યાયિત છે)82) અને કામ કરવાની મેમરી83. ડોપામાઇન વિના, મુખ્ય બાહ્ય સંકેતો જે સામાન્ય રીતે ગતિશીલ હિલચાલને ઉશ્કેરે છે તે અવગણવામાં આવે છે, જેમ કે જો ઓછા ધ્યાન-લાયક માનવામાં આવે છે3. વધુમાં, જ્ઞાનાત્મક નિયંત્રણ પ્રક્રિયાઓ ઇરાદાપૂર્વક માર્શલિંગ એ પ્રયત્નશીલ છે (ખર્ચાળ84). ડોપામાઇન - ખાસ કરીને ડીએમએસમાં85 - આ પ્રયાસ કરવાથી તે મૂલ્યવાન છે કે કેમ તે નક્કી કરવામાં મુખ્ય ભૂમિકા નિભાવે છે86,87. આમાં શામેલ હોઈ શકે છે કે વધુ જ્ઞાનાત્મક-માગણી, ઇરાદાપૂર્વકની ("મોડેલ-આધારિત") નિર્ણયની વ્યૂહરચનાઓનો ઉપયોગ કરવો88.
"પ્રેરણાત્મક" સ્ટ્રેટમ (~ એનએસી) માટે એક કી મર્યાદિત સંસાધન પ્રાણીનો સમય હોઈ શકે છે. મેસોલિમ્બિક ડોપામાઇનની આવશ્યકતા હોતી નથી જ્યારે પ્રાણીઓ ઝડપથી વળતર મેળવવા માટે સરળ, નિશ્ચિત પગલા કરે છે89. પરંતુ પુરસ્કારના ઘણા સ્વરૂપો ફક્ત લાંબા સમય સુધી કામ દ્વારા જ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે: ફોરજિંગમાં અપ્રગટ ક્રિયાઓના વિસ્તૃત અનુક્રમો. કામમાં જોડાવાનું પસંદ કરવાનો અર્થ એ છે કે સમય પસાર કરવાનો અન્ય ફાયદાકારક માર્ગો અગાઉથી જ હોવો જોઈએ. ઉચ્ચ મેસોલિમ્બિક ડોપામાઇન સૂચવે છે કે અસ્થાયી રૂપે વિસ્તૃત, પ્રાયોગિક કામમાં સામેલ કરવું એ યોગ્ય છે, પરંતુ ડોપામાઇન ઓછી કરવામાં આવે છે તે પ્રાણીઓ ચિંતા કરતા નથી, અને તેના બદલે ઊંઘવાની તૈયારી કરી શકે છે90.
પ્રત્યેક કોર્ટીકો-સ્ટ્રેટાલ લુપ સર્કિટમાં, ચાલુ વર્તણૂંકમાં ડોપામાઇનનું યોગદાન આ રીતે આર્થિક (સ્રોત ફાળવણી સાથે સંબંધિત) અને પ્રેરણાત્મક (બંને તે છે યોગ્ય સંસાધનો ખર્ચવા માટે81). આ સર્કિટ્સ સંપૂર્ણપણે સ્વતંત્ર નથી, પરંતુ તેના બદલે અધિકૃત, સર્પાકાર સંસ્થા છે: સ્ટ્રેટમના વધુ વેન્ટ્રલ ભાગો ડોપામાઇન કોશિકાઓ જે વધુ ડોર્સલ ભાગો માટે પ્રોજેક્ટ કરે છે.5,91. આ રીતે કાર્યમાં જોડાવાના નિર્ણયો જરૂરી, વિશિષ્ટ, બ્રીફર હલનચલનને ઉત્તેજીત કરવામાં પણ મદદ કરી શકે છે. પરંતુ, એકંદરે, ડોપામાઇન "એક્ટીવેશનલ" સિગ્નલ પ્રદાન કરે છે - સંભવિતતામાં વધારો થાય છે કે અમુક નિર્ણય લેવામાં આવે - તેના બદલે "દિશાત્મક" સિગ્નલ કેવી રીતે સંસાધનો ખર્ચવા જોઈએ5.
નિર્ણયો લેવામાં આવે ત્યારે ડોપામાઇનની ગણતરીત્મક ભૂમિકા શું છે?
આ સક્રિય ભૂમિકા વિશે વિચારવાની એક રીત નિર્ણય લેવાની "થ્રેશોલ્ડ્સ" ની દ્રષ્ટિએ છે. ચોક્કસ ગાણિતિક મોડેલોમાં પ્રક્રિયા પ્રક્રિયા વધે ત્યાં સુધી તે થ્રેશોલ્ડ સ્તર સુધી પહોંચે છે, જ્યારે સિસ્ટમ ક્રિયા માટે પ્રતિબદ્ધ થાય છે92. ઉચ્ચ ડોપામાઇન ઓછી અંતરથી થ્રેશોલ્ડની સમકક્ષ હશે, જેથી નિર્ણયો વધુ ઝડપથી પહોંચી શકાય. આ વિચાર સરળ છે, હજુ સુધી જથ્થાત્મક આગાહી કરે છે જે પુષ્ટિ થઈ છે. આંદોલન માટે થ્રેશોલ્ડ્સ ઘટાડવાથી પ્રતિક્રિયા સમય વિતરણના આકારમાં ચોક્કસ ફેરફાર થાય છે, જ્યારે એમ્ફેટેમાઇન સેન્સરિમટોટર સ્ટ્રાઇટમમાં દાખલ થાય ત્યારે જ જોવા મળે છે.20.
નિયત થ્રેશોલ્ડની જગ્યાએ, વર્તન અને ન્યૂરલ ડેટા વધુ સારી હોઈ શકે છે જો થ્રેશોલ્ડ સમય સાથે ઘટશે, જેમ કે નિર્ણયો વધુને વધુ તાકીદમાં આવે છે. બાસલ ગેંગ્લીઆ આઉટપુટને ગતિશીલ રીતે વિકાસશીલ તાત્કાલિક સિગ્નલ પ્રદાન કરવા માટે પ્રસ્તાવ મૂકાયો છે, જે કોર્ટેક્સમાં પસંદગીની પદ્ધતિઓને પ્રોત્સાહિત કરે છે.93. ભાવિ પુરસ્કારો સમયસર નજીક હતા ત્યારે ઉર્જાની સ્થિતિ વધુ હતી, આ વિચારને મૂલ્ય કોડિંગ, ડોપામાઇનની સક્રિય ભૂમિકા જેવી જ બનાવતી હતી.
સ્ટ્રાઇટલ ડોપામાઇનના પ્રદર્શન-મોડ્યુલેટીંગ પ્રભાવનું વર્ણન કરવા માટે આવી સક્રિય સક્રિય ભૂમિકા કેટલી છે? આ બેસલ ગેંગ્લિયા સર્કિટ્સ સીધી શીખી ક્રિયાઓ વચ્ચે સીધી પસંદ કરે છે કે કેમ તેના લાંબા સમયથી પ્રશ્ન સાથે સંબંધિત છે80 અથવા ફક્ત અન્યત્ર કરેલી પસંદગીઓને પ્રોત્સાહિત કરો93,94. ડોપામાઇનમાં વધુ "દિશાત્મક" અસર હોવાના ઓછામાં ઓછા બે માર્ગો છે. પ્રથમ તે છે જ્યારે ડોપામાઇન મગજની પેટાપ્રદેશમાં કાર્ય કરે છે જે મૂળ દિશામાં માહિતીને પ્રક્રિયા કરે છે. બાસલ ગેંગ્લિયા સર્કિટ્સમાં સંભવિત પારિતોષિકોની તરફ અને નજીક પહોંચવાની દિશામાં મહત્વપૂર્ણ, અંશતઃ-પાછળની ભૂમિકા ભજવી છે. પ્રીમેટ કોમોડેટ (~ ડીએમએસ) આંખની હિલચાલને વિરોધાભાસી અવકાશી ક્ષેત્રો તરફ આકર્ષિત કરવામાં સામેલ છે95. ડોપામિનેર્જિક સિગ્નલ કે કોન્ટ્રાપ્લેટરી સ્પેસમાં કંઇક ડીએમએસ અને ડોપાર્ટરલ હિલચાલમાં ડોપામિનેર્જિક પ્રવૃત્તિ વચ્ચે થયેલા સહસંબંધ માટે જવાબદાર હોઈ શકે છે.72, તેમજ ડોપામાઇન મેનિપ્યુલેશન દ્વારા ઉત્પાદિત પરિભ્રમણ વર્તણૂંક96. ડોપામાઇનનો બીજો "દિશાત્મક" પ્રભાવ સ્પષ્ટ છે જ્યારે (દ્વિપક્ષીય) ડોપામાઇન ઉચ્ચ-પ્રયાસ / ઉચ્ચ-પુરસ્કાર વિકલ્પોને બદલે ઓછી પ્રયાસ / ઓછી-પુરસ્કાર પસંદગીઓ તરફ પૂર્વગ્રહયુક્ત ઉંદરોને નુકસાન કરે છે.97. આ હકીકતને પ્રતિબિંબિત કરે છે કે કેટલાક નિર્ણયો સમાંતર કરતા વધુ શ્રેણીબદ્ધ હોય છે, ઉંદરો (અને મનુષ્ય) એક સમયે એકવાર મૂલ્યાંકન વિકલ્પો સાથે98. આ નિર્ણયોમાં, ડોપામાઇન હાલમાં પણ ધ્યાનમાં લેવાયેલી વિકલ્પના મૂલ્યને સંબોધિત કરીને મૂળભૂત રીતે સક્રિય ભૂમિકા આપી શકે છે, જેને પછી સ્વીકારી શકાય છે અથવા નહીં24.
સક્રિય પ્રાણીઓ ઘણી વખત ઉચ્ચ દરે નિર્ણયો લે છે. વ્યક્તિગત નિર્ણયો વિશે વિચાર કરતાં, તે રાજ્યના અનુક્રમ દ્વારા એકંદર બોલ પર વિચારણા કરવામાં મદદરૂપ થઈ શકે છે (ફિગ 1). એક રાજ્યથી બીજા સ્થાને સંક્રમણોને સરળ બનાવતા, ડોપામાઇન શીખી શકતા પ્રવાહની સાથે પ્રવાહમાં વેગ લાવી શકે છે99. આ વર્તણૂંકના સમય પર ડોપામાઇનના મહત્વપૂર્ણ પ્રભાવ સાથે સંબંધિત હોઈ શકે છે44,100. ભાવિ કામ માટે એક ચાવીરૂપ સીમા એ છે કે ચાલુ વર્તણૂંક પર આવી ડોપામાઇન અસરો કેવી રીતે એકમ કોશિકાઓ, માઇક્રોrocિકીટ અને મોટા કદના કોર્ટીકલ-બેસલ ગેંગલિયા લૂપ્સમાં માહિતી પ્રક્રિયામાં ફેરફાર કરીને મેકેનીસ્ટિક રીતે ઊભી થાય છે તે અંગે ઊંડાણપૂર્વક સમજણ મેળવી શકે છે. ઉપરાંત, મેં સ્ટ્રોટલ લક્ષ્યોની શ્રેણીમાં ડોપામાઇનની સામાન્ય ગણતરીત્મક ભૂમિકા પર ભાર મૂક્યો છે, પરંતુ મોટેભાગે કોર્ટિકલ લક્ષ્યોને અવગણવામાં આવે છે, અને તે જોવાનું રહે છે કે બંને માળખામાં ડોપામાઇન ફંક્શન્સ સમાન ફ્રેમવર્કમાં વર્ણન કરી શકાય છે કે નહીં.
સારમાં, ડોપામાઇનનું પર્યાપ્ત વર્ણન સમજાવે છે કે કેવી રીતે ડોપામાઇન બંને શિક્ષણ, અને પ્રેરણા, સમાન ઝડપી સમયના ભીંગડા પર, મૂંઝવણ વિના, સંકેત આપી શકે છે. ડોપામાઇન સેલ ફાયરિંગમાં હોવા છતાં પણ, કી લક્ષ્યોમાં ડોપામાઇનનું પ્રકાશન શા માટે વળતરની અપેક્ષા સાથે કરવામાં આવે છે તે સમજાવશે. અને તે સ્ટ્રાઇટમ અને અન્યત્ર સમગ્ર ડોપામાઇન ક્રિયાઓનું એકીકૃત કમ્પ્યુટશનલ એકાઉન્ટ પ્રદાન કરશે, જે ચળવળ, જ્ઞાન અને સમય પર અસંખ્ય વર્તણૂકીય અસરો સમજાવે છે. અહીં રજૂ કરેલા કેટલાક વિશિષ્ટ વિચારો સટ્ટાબાજીની છે, પરંતુ નવીનતમ ચર્ચા, મોડેલિંગ અને નવા પ્રયોગો શામેલ કરવાના હેતુથી છે.
સ્વીકૃતિ.
મેં ઘણા સહકાર્યકરોને આભાર માન્યો છે જેમણે કેન્ટ બેરીજ, પીટર ડેઆન, બ્રાયન ન્યૂટસન, જેફ બીલર, પીટર રેડગ્રેવ, જ્હોન લિસ્મેન, જેસી ગોલ્ડબર્ગ અને અનામી રેફરી સહિતના અગાઉના ટેક્સ્ટ ડ્રાફ્ટ્સ પર સમજદાર ટિપ્પણીઓ પ્રદાન કરી હતી. મને અફસોસ છે કે અવકાશ મર્યાદાઓ ઘણા મહત્વપૂર્ણ પૂર્વ અભ્યાસોની પૂર્વવ્યાખ્યાયિત ચર્ચા. નેશનલ ઈન્સ્ટિટયૂટ ઓન ન્યૂરોજિકલ ડિસઓર્ડર્સ અને સ્ટ્રોક, નેશનલ ઇન્સ્ટિટયૂટ ઑફ મૅન્ટલ હેલ્થ, અને ડ્રગ એબ્યુઝ પર નેશનલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ દ્વારા આવશ્યક સમર્થન આપવામાં આવ્યું હતું.