Ny vidin'ny fahazoana valisoa dia manatsara ny valin'ny faminaniana momba ny valin'ny famaritana soritr'aretina midbrain dopamine (2019)

Nature Communications

boky 10, Laharana lahatsoratra: 3674 (2019) | Download Citation

Abstract

Ny neuron dopamine midbrain dia fantatra amin'ny famadihana ny fahadisoana amin'ny faminaniany valisoa (RPE) ampiasaina amin'ny fanavaozana ny vinavinan'ny sanda. Eto isika dia mandinika raha ny mari-pamantarana RPE voafaritry ny neuron dopamine midbrain dia novaina tamin'ny vidiny naloa mba hahazoana valisoa, amin'ny alàlan'ny firaketana avy amin'ny neurons dopamine amin'ny gidro mifoha mandritra ny fanatanterahana asa saccade. Ny valintenin'ny neuron dopamine amin'ny famantarana maminavina ny valisoa sy ny fanomezana valisoa dia nitombo taorian'ny fanatanterahana hetsika lafo vidy raha oharina amin'ny hetsika tsy dia lafo loatra, izay nanoro hevitra fa ny RPE dia mihatsara aorian'ny fanatanterahana hetsika lafo vidy. Amin'ny ambaratongan'ny fitondran-tena, ny fikambanan'ny stimulus-valisoa dia mianatra haingana kokoa rehefa avy nanao hetsika lafo vidy raha oharina amin'ny hetsika tsy dia lafo. Noho izany, ny fampahalalana momba ny vidin'ny hetsika dia karakaraina ao amin'ny rafitra valisoa dopamine amin'ny fomba izay mampitombo ny famantarana dopamine RPE manaraka, izay mampiroborobo ny fianarana haingana kokoa amin'ny toe-javatra lafo vidy.

Fampidirana

Tian'ny olombelona sy ny biby ny valisoa azo rehefa avy nanao ezaka mafy mba hahazoana izany raha oharina amin'ny valisoa mitovy aorian'ny ezaka kely kokoa.1,2,3. Fanazavana maromaro no natolotra ho an'ity vokatra ity toy ny fanamarinana ny ezaka4,5 ary ny vokatry ny fifanoherana6, izay manome lanja bebe kokoa amin'ny vokatra azo taorian'ny ezaka naloa. Na izany aza, mbola tsy fantatra mazava ny fomba sy ny fomba fanodinana ny fampahalalana momba ny valisoa ao amin'ny atidoha amin'ny alàlan'ny ezaka natao hahazoana valisoa.

Nifantoka manokana tamin'ny rafitra dopamine midbrain izahay, noho ny anjara asan'ity rafitra ity amin'ny fampiroboroboana ny fampifanarahana amin'ny fitondran-tena amin'ny valisoa.7,8,9. Ny neurons dopamine dia fantatra amin'ny fanehoana ny mari-pamantarana diso (RPE) izay afaka manamora ny fianarana ny faminaniana valisoa avy amin'ny ganglia basal.10,11,12,13,14,15,16,17. Ny tanjaky ny RPE dia miankina amin'ny habetsahana, ny kalitao, ary ny sandan'ny subjective na ny fampiasana ny valisoa7,18,19,20,21. Ankoatr'izay, ny hetsika dopaminergika dia novaina amin'ny vidiny sy / na ezaka22,23. Miorina amin'izany, nametraka izahay fa ny mari-pamantarana dopaminergic RPE dia hovolavolaina mivantana amin'ny vidiny naloa mba hahazoana valisoa. Ankoatr'izay, satria ny famantarana RPE dia tafiditra amin'ny fanelanelanana ny fianarana ny fikambanan'ny stimulus-valisoa24,25,26, dia nihevitra izahay fa ny vola aloa amin'ny fahazoana ny valisoa dia hampitombo mivantana ny hafainganan'ny fianarana ny fikambanan'ny stimulus-valisoa.

Mba hitsapana ny petra-kevitray dia norefesinay ny fitondran-tena sy ny hetsika dopaminergic tamin'ny gidro japoney roa raha nanao asa ezaka mifototra amin'ny saccade izy ireo. Ny gidro dia mihetsika haingana kokoa amin'ny tondro faminaniany valisoa izay aseho aorian'ny hetsika lafo vidy (HC) raha oharina amin'ny taorian'ny hetsika mora vidy (LC). Ny asan'ny neurons dopaminergika amin'ny faminaniany valisoa dia mitombo amin'ny vidiny karama. Ankoatr'izay, ny hafainganan'ny fianarana mankany amin'ny fikambanan'ny stimulus-valisoa dia ampitomboina ihany koa amin'ny vidin'ny karama. Noho izany, manoro hevitra izahay fa ny vola aloa amin'ny fahazoana valisoa dia mampitombo ny mari-pamantarana RPE amin'ny neurons dopamine ary mampitombo ny fikambanan'ny valisoa.

Results

Asa saccade avo lenta (HLC).

Mba handinihana ny fiantraikan'ny vidin'ny karama amin'ny fitondran-tena sy ny asan'ny neuron dopamine, ny gidro dia nanao asa saccade miaraka amin'ny fepetra roa (sary 1). 1a, jereo ny fomba). Tamin'ny fitsapana HC, nanao saccade haingana ny gidro tamin'ny lasibatra ary nitazona ny fijeriny azy tsy nipoitra nandritra ny fotoana lava kokoa (sary 1). 1b; tsipika maitso). Mifanohitra amin'izany kosa, tamin'ny fitsapana LC dia nijery malalaka ny gidro tamin'ny voalohany alohan'ny nanamboarana azy nandritra ny fotoana fohy kokoa (sary 1). 1b, tsipika volomparasy). Satria sarotra ho an'ny gidro ny fitazonana fikolokoloana lava, dia nanao fahadisoana bebe kokoa izy ireo nandritra ny fahatarana tamin'ny fitsapana HC (sary 1). 1c). Mba hifehezana ny fahasamihafan'ny mety ho valisoa eo amin'ny fitsapana HC sy ny fitsapana LC, dia nampiditra fanalan-jaza an-tery tamin'ny ampahany amin'ny fitsapana LC izahay mba hampitoviana ny taham-pahombiazana sy ny valisoa azo avy amin'ny karazana fitsapana (Aviavy. 1d).

Aviavy. 1
figure1

Ny sandan'ny anjara HLC. a Ny sandan'ny anjara HLC. Cost cue (C cue) dia nanamarika ny habetsaky ny ezaka takiana mba hahazoana valisoa mety. Ilaina ny fanamboarana lava mandritra ny vanim-potoana fahatarana amin'ny fitsapana lafo vidy. Ny cue valisoa (R cue) dia manondro raha afaka mahazo valisoa na tsia ny gidro. b Ny fizotry ny fizotry ny maso mandritra ny vanim-potoana fahatarana. Ny tontonana ambony sy ambany dia mampiseho ny zoro fijery mitsivalana sy mitsangana. Ny tsipika maitso sy volomparasy dia manondro ny zoro fijery amin'ny fitsapana lafo vidy (fitsapana 50 isaky ny tontonana) ary amin'ny fitsapana mora vidy (fitsapana 50 isaky ny tontonana). c Ny isan'ny lesoka mandritra ny vanim-potoana fahatarana amin'ny fitsapana lafo vidy sy mora (**P < 0.01; roa rambo miaraka t fitsapana; t67 = 8.8, P = 4.8 × 10-15, n = 68 ho an'ny Monkey P; t83 = 26.6, P ≈ 0, n = 84 ho an'ny Monkey S). Ny faribolana mainty sy ny barazy dia manondro ny mean sy SEM. d Taham-pahombiazana amin'ny fitsapana lafo vidy sy lafo vidy (ambony roa t fitsapana; t67 = 0.51, P = 0.61, n = 68 ho an'ny Monkey P; t83 = 0.79, P = 0.43, n = 84 ho an'ny Monkey S). e RT amin'ny tombam-bidy (**P < 0.01; roa rambo miaraka t fitsapana; t67 = 20.4, P ≈ 0, n = 68 ho an'ny Monkey P; t69 = 2.0, P = 1.2 × 10-3, n = 70 ho an'ny Monkey S). f RT amin'ny valisoa (**P < 0.01; roa rambo miaraka t fitsapana; Monkey P (n = 68): HC+ vs. LC+, t67 = 3.5, P = 9.2 × 10-4; HC− vs. LC−, t67 = 24.5, P ≈ 0; HC+ vs. HC−, t67 = 21.6, P ≈ 0; LC+ vs. LC−, t67 = 28.5, P ≈ 0; Monkey S (n = 70): HC+ vs. LC+, t69 = 5.6, P = 4.4 × 10-7; HC− vs. LC−, t69 = 4.8, P = 8.4 × 10-5; HC+ vs. HC−, t69 = 18.0, P ≈ 0; LC+ vs. LC−, t69 = 5.9, P = 1.1 × 10-7)

Sary lehibe feno

Ny sandan'ny karama dia mampitombo ny sandan'ny famantarana faminaniany valisoa

Mba hahazoana porofo mivaingana momba ny fahasamihafan'ny tombam-bidin'ny gidro amin'ny famantarana, dia nanandrana ny fotoana fihetsiky ny gidro (RTs) izahay. Indrindra indrindra, efa niandrandra izahay fa raha manome lanja ara-tsaina ambony kokoa ny gidro amin'ny safidy iray noho ny iray hafa, dia tokony hampiseho RT haingana kokoa izy ireo amin'ny safidy sarobidy kokoa.27. Rehefa nampitahaina ny RT teo amin'ny vidin'ny vidiny, dia samy nampiseho RT haingana kokoa tamin'ny LC ny gidro roa raha oharina amin'ny HC cue (sary 1). 1e), mampiseho ny safidin'ny LC. Rehefa nampitahaina ny RTs teo amin'ny valisoa, dia samy naneho RT haingana kokoa ny gidro mba hamaly soa (R +) fa tsy misy valisoa (R-) cues (Aviavy. 1f), izay manondro fa naleon'izy ireo R+ kisary toy izay R− famantarana. Ankoatr'izay, ireo gidro roa ireo dia nampiseho RT haingana kokoa tamin'ny RHC+ cue raha oharina amin'ny RLC+ ary ny RHC− cue raha oharina amin'ny RLC− cue (Fig. 1f), izay manondro fa nanome lanja bebe kokoa ny vinavinan'ny valisoa amin'ny HC izy ireo raha oharina amin'ny fepetra LC.

Ankoatr'izay, nampidirinay ny fitsapana safidy tao amin'ny asa saccade HLC mba hitsapana ny safidin'ny gidro eo anelanelan'ny cues (Fanampiana Fig. 1a). Ny gidro dia nisafidy ny LC cue rehefa nisafidy teo anelanelan'ny vidin'ny vidiny (fanampiny Fig. 1b). Monkey S no nisafidy ny RHC+ cue rehefa manao ny asa safidy eo amin'ny RHC+ ary RLC+ cue, fa tsy misy safidin'ny RHC− ary RLC− famantarana (Fig. 1c, d). Mifanohitra amin'izany kosa, ny rajako P dia tsy naneho ny safidiny mazava teo amin'ny RHC+ ary RLC+ famantarana, fa na izany aza dia naleony ny RHC− famantarana rehefa misafidy eo amin'ny RHC− ary RLC− famantarana (Fig. 1c, d).

Vokatry ny electrophysiologique amin'ny asa saccade HLC

Noraketinay ny hetsika tokana avy amin'ny neurons hita ao anatin'ny substantia nigra pars compacta (SNc) sy ny faritra tegmental ventral (VTA) nandritra ny asa saccade HLC. Fantatray ny neurons dopamine 70 manerana ireo gidro roa (Fanampiana Fig. 2a; 18 sy 52 neurons avy amin'ny Monkey P sy S, tsirairay avy). Ny fanadihadiana ara-tantara dia nanamafy fa ny neurons dia hita ao na manodidina ny SNc / VTA (sary fanampiny. 2b).

Ao amin'ny Fig. 2, dia mampiseho ny asan'ny neuron dopamine solontena izahay. Ity neuron ity dia nampiseho fampahavitrihana maotina tamin'ny LC cue, ary fampahavitrihana phasic na fanafoanana ny valisoa (RHC+ ary RLC+) na tsy misy valisoa (RHC− ary RLC−), tsirairay avy (Fig. 2, Fanampiny Fig. 3). Ny neuron koa dia nampiseho fampahavitrihana phasic ho an'ny valisoa tsy ampoizina ary koa ny fanafoanana phasic ho setrin'ny famporisihana aversive, rivotra tsy ampoizina (Fig. 2, tontonana havanana). Ankoatr'izay, ny neuron dia nampiseho famoretana maotina tamin'ny fanombohana fa tsy namaly ny fanomezana valisoa. Ny mponina rehetra amin'ny neurons dopamine voarakitra an-tsoratra dia samy naneho valiny mitovy amin'ny fanombohana sy ny fanomezana valisoa (Fig. 4a, b). Ao amin'ny asa saccade HLC, dia naloa ny saran'ny ezaka alohan'ny hahazoana ny valisoa. Satria ny vidiny voalaza dia nampihena ny asan'ny neuron dopamine22,23, Ny valin'ny neuron dopamine dia hofoanana amin'ny fotoana fanombohana ny fampisehoana cue16.

Aviavy. 2
figure2

Hetsiky ny neuron dopamine solontena amin'ny asa saccade HLC. Ny fiasan'ny spike density (mifandraika amin'ny asa Gaussian) sy ny tetika raster dia mifanaraka amin'ny fotoana fanombohan'ny cue fanombohana, ny vidin'ny cue (C cue), ny tanjona fixation, ny valisoa cue (R cue), ary ny bip. Ny loko tsirairay dia maneho fepetra (mavo: HC+, maitso: HC−, mavokely: LC+, cyan: LC−), tsirairay avy. Ny fotoana fanombohan'ny saccade dia asehon'ny lakroa volondavenona. Ny valin'ny neurons dopamine amin'ny valisoa tsy ampoizina na ny rivotra dia aseho ihany koa eo amin'ny tontonana havanana (mena: valisoa tsy ampoizina, manga: rivotra tsy ampoizina)

Sary lehibe feno

Dopamine neurons kaody fampahalalana momba ny valisoa sy ny vidiny

Ny neurônina dia namaly tamim-pitandremana tamin'ny LC cue, fa tsy dia mafy orina loatra tamin'ny HC cue (Aviavy. 3a, b). Ny valim-panontaniana momba ny fepetra momba ny vidiny dia naneho valiny kely kokoa tamin'ny HC cue noho ny LC cue (fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon, P < 3.2 × 10-4, n = 70). Nohararaotinay ny fiantraikan'ny vidin'ny vinavina amin'ny valin'ny neuronal amin'ny alàlan'ny famakafakana toetra mampiavaka ny mpandray (ROC). Ny fizarana ny faritra eo ambanin'ny curve ROC (auROC) dia be <0.5 (sary. 3c; fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon; P = 5.4 × 10-4, n = 70), izay manondro fa ny valin'ny HC cue dia kely noho ny LC cue. Ny vidin'ny vinavina dia hita teo aloha mba hampihenana ny asan'ny neuron dopamine, mifanaraka amin'ny valiny22,23. Ankoatr'izay, ny mponina ao amin'ny neurons dopamine dia nampiseho fampahavitrihana manan-danja tamin'ny LC cue raha tsy nampiseho fanafoanana manan-danja tamin'ny HC cues (Fanampiana Fig. 4c, d). Ireo valiny ireo dia manoro hevitra fa ny dopamine neurons kaody ary mampiditra fampahalalana momba ny valisoa sy ny vidiny amin'ny fotoana fanolorana cue.

Aviavy. 3
figure3

Dopamine neuron valiny amin'ny vidin'ny vidiny. a Valin'ny neuron dopamine solontenan'ny vidin'ny vidiny. Ny fiasan'ny hakitroky spike dia kajy avy amin'ny hetsika ara-dalàna ny neuron dopamine voarakitra avy amin'ny gidro P. Ny tsipika miloko dia manondro ny fiasan'ny spike density ary ny teboka miloko dia manondro ny fotoana spike. Ny loko maitso sy volomparasy dia manondro hetsika amin'ny fitsapana lafo sy mora. Ny tsipika mitsangana dia manondro ny fotoanan'ny fanolorana tononkalo. Ny faritra miloko volondavenona dia manondro ny fe-potoana hanaovana kajy ny tahan'ny tifitra ho valin'ny fepetra. b Ny asan'ny salan'isan'ny mponina ao amin'ny neurons dopamine voarakitra avy amin'ny gidro P mankany amin'ny toe-javatra. Ny tsipika mivaingana ny tsipika tapaka dia maneho ny dikany sy ny SEM. c Ny fizarana ny faritra eo ambanin'ny ROC mba hamaritana ny fiantraikan'ny vidin'ny vinavina amin'ny valin'ny neuronal amin'ny vidin'ny vidiny. Ny efamira feno sy ny faribolana misokatra dia manondro angona avy amin'ny gidro P sy S. Ny zana-tsipìka dia manondro ny median'ny auROC (0.47). d, g Valin'ny solontenan'ny karazana dopamine neuron motivational (d) na karazana salience dopamine neuron (g) mankany amin'ny valisoa tsy ampoizina na rivotra. Ny curve mena sy manga dia manondro ny valin'ny valisoa tsy ampoizina sy ny rivotra tsy ampoizina. Ny tsipika mitsangana dia manondro ny fotoanan'ny valisoa tsy ampoizina na fanaterana rivotra. Ny efamira mena sy manga manga dia manondro ny vanim-potoana hanaovana kajy ny tahan'ny tifitra ho valin'ny valisoa tsy ampoizina na rivotra. e, h Hetsika salan'isan'ny mponina amin'ny karazana dopamine neurons (e) na karazana salience dopamine neurons (h) mankany amin'ny valisoa tsy ampoizina na rivotra. f, i Ny fizarana ny auROC dia kajy avy amin'ny karazana dopamine neurons (f) na karazana salience dopamine neurons (i). Ny zana-tsipìka dia manondro ny median'ny auROCs (f 0.48; i 0.46)

Sary lehibe feno

Soso-kevitra roa miavaka amin'ny neurons dopamine no nofaritana teo aloha: ny sandan'ny motivational sy ny neurons salience28,29. Nahita porofo izahay tao amin'ny mponina neuron dopamine momba ny valinteny mifanaraka amin'ny sokajy roa. Ny neurons karazana sanda dia nampiseho famoretana phasic amin'ny fanentanana rivotra-pofona aversive (sary 1). 3d, e). Mifanohitra amin'izany, ny neurons salience dia nampiseho fampahavitrihana phasic ho an'ny stimuli aversive (Aviavy. 3g,h sy). Ny fijanonana lava ao amin'ny fitsarana HC dia tsy mahafinaritra sy aversive ihany koa; Noho izany, azo atao ny mampiseho ny lamin'ny valim-panontaniana samihafa amin'ny toetry ny vidin'ny dopamine roa. Raha ny neurons dopamine dia maneho ny fientanam-po sy ny vidiny amin'ny fomba mitovy, dia tokony hampiseho ny fihenan'ny hetsika amin'ny HC cue ny neurons sarobidy noho ny tsy fahampiany. Amin'ny lafiny iray, ny neurons salience dia tokony hampitombo ny hetsika amin'ny HC cue satria mitombo ihany koa amin'ny fanentanana tsy mahafinaritra. Na izany aza, ny valin-kafatra avy amin'ny karazana neurônina roa dia kely kokoa amin'ny HC cue raha oharina amin'ny LC cue (fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon; P = 0.021, n = 41 ary P = 0.0044, n = 29 ho an'ny sanda sy ny karazana salience, tsirairay avy), ary ny fanadihadiana ROC dia naneho valiny kely kokoa tamin'ny HC raha oharina amin'ny LC cue amin'ny sokajy roa (sary XNUMX). 3 f,i; fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon; P = 0.030, n = 41 ary P = 0.0058, n = 29 ho an'ny sanda sy ny karazana salience, tsirairay avy). Noho izany, ny vidin'ny vidiny dia mampihena ny hetsika amin'ny karazana neurons dopamine roa. Ireo valiny ireo dia manondro fa ny fampahalalam-baovao momba ny vidiny dia karakarain'ny neurons dopamine amin'ny fomba tsy mitovy amin'ny fanentanana aversive.

Ao amin'ny asa saccade HLC, nampiditra fanalana an-keriny tamin'ny ampahany amin'ny fitsapana LC izahay mba hampitoviana ny taham-pahombiazana sy ny mety ho valisoa eo amin'ny karazana fitsapana. Ity fanodinkodinana ity dia nampitombo ny tsy fahazoana antoka ny fahazoana valisoa na ny mety tsy hisian'ny valisoa amin'ny fepetra LC. Noho izany, ny hetsika avo kokoa amin'ny neurons dopamine sy ny tombam-bidin'ny gidro ho an'ny LC amin'ny HC cue dia mety ho noho ny tsy fitovian'ny risika na ny tsy fahatokisana eo amin'ny fepetra vidiny. Na izany aza, tsy nahita fifandraisana misy eo amin'ny isan'ny fanalan-jaza an-tery sy ny fahasamihafan'ny RTs izahay (sary fanampiny. 5a, b), ary nahita fifamatorana tsara teo amin'ny isan'ny fanalan-jaza an-tery sy ny auROC (fanampiny Fig. 5c). Nampitahainay koa ny valin'ny dopamine tamin'ny vidin'ny vidiny taorian'ny fanalan-jaza vs. taorian'ny fisedrana marina, saingy tsy nahitana fahasamihafana tamin'ny toe-javatra iainan'ny roa tonta (Fig. 5d). Ireo valiny ireo dia manondro fa ny isan'ny fanalan-jaza an-tery amin'ny toe-javatra LC dia tsy manazava na ny fitomboan'ny tombana na ny fampidinana dopaminergika amin'ny LC cue.

Nitombo ny valin'ny dopamine amin'ny valisoa amin'ny vidiny karama

Ny neurons dopamine voarakitra dia hita fa mampiseho fampahavitrihana phasic sy famoretana amin'ny valisoa ary tsy misy vinavinan'ny valisoa (Fig. 2). Manaraka izany dia nodinihinay raha toa ka novolavolain'ny sarany teo aloha ireo valinteny ireo. Ohatra iray amin'ny neuron solontena sy neurons salan'isa amin'ny mponina mampiseho fampahavitrihana lehibe kokoa amin'ny RHC+ famantarana noho ny RLC+ cue dia aseho amin'ny sary 4a sy b. (fitsapana Wilcoxon nosoniavina roa rambo; P = 7.4 × 10-5, n = 70). Ny fizarana ny auROC dia> 0.5, izay manondro fa ny valin'ny RHC+ lehibe kokoa noho ny RLC+ kisary (Fig. 4c; fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon; P = 1.4 × 10-4, n = 70). Ireo valiny ireo dia manondro fa ny valin'ny valim-panontaniana momba ny valisoa amin'ny toe-javatra HC dia lehibe kokoa noho ny amin'ny toe-javatra LC. Noho izany, ny fikarohanay dia manoro hevitra fa ny mari-pamantarana tsara-RPE asehon'ny neurons dopamine dia mitombo amin'ny vidiny teo aloha.

Aviavy. 4
figure4

Dopamine neuron valin'ny valisoa valisoa. a Valin'ny neuron ohatra amin'ny cues R +. Ny fiasan'ny density spike dia nokajiana avy amin'ny asan'ny neuron dopamine voarakitra avy amin'ny rajako P. Ny tsipika miloko sy ny teboka dia manondro ny haavon'ny spike sy ny fotoana spike. Ny loko mavo sy mavokely dia manondro hetsika amin'ny fitsapana lafo sy mora. Ny tsipika mitsangana dia manondro ny fotoanan'ny famelabelarana R+ cue. Ny faritra miloko volondavenona dia manondro ny fe-potoana hanaovana fikajiana ny tahan'ny tifitra ho valin'ny famantarana ny valisoa. b Ny asan'ny salan'isan'ny mponina amin'ny neurons dopamine voarakitra avy amin'ny gidro P mankany amin'ny R + cues. Ny tsipika mivaingana sy ny tsipika mipetaka dia maneho ny dikany sy ny SEM. c Ny fizarana ny auROC mba hamaritana ny fiantraikan'ny vidin'ny karama amin'ny valin'ny neuronal amin'ny R + cues. Ny efamira feno sy ny faribolana misokatra dia manondro angona avy amin'ny gidro P sy S. Ny zana-tsipìka dia manondro ny median'ny auROCs (0.53). d Valin'ny solontenan'ny R− cues. Ny loko maitso sy cyan dia manondro fitsapana lafo vidy sy mora. Ny tsipika mitsangana dia manondro ny fotoanan'ny fampisehoana R− cue. e Ny asan'ny salan'isan'ny mponina amin'ny neurons dopamine voarakitra avy amin'ny gidro P mankany amin'ny R− cues. f Ny fizarana ny auROC mba hamaritana ny fiantraikan'ny vidin'ny karama amin'ny valin'ny neuronal amin'ny R− cues. Ny zana-tsipìka dia manondro ny median'ny auROC (0.50)

Sary lehibe feno

Ny neurons dopamine koa dia nampiseho famoretana phasic amin'ny R- cues (sary 1). 4d, e). Na izany aza, ny valin'ny dopamine neurons amin'ny R- cues dia tsy naneho fahasamihafana lehibe ho toy ny fiasan'ny fandaniana (fitsapana Wilcoxon roa-tailed sonia; P = 0.25, n = 70), ary ny famakafakana ROC dia tsy nanambara porofo momba ny fitongilanana amin'ny fizarana valiny (sary. 4f; Fitsapana laharana voasonia nataon'i Wilcoxon, P = 0.35; n = 70). Noho izany, ny vidin'ny karama dia tsy hita taratra tamin'ny famantarana ratsy-RPE navoakan'ny famantarana tsy misy valisoa. Mety ho vokatry ny vokatry ny tany izany: ambany ny asan'ny neuron dopamine (manodidina ny 5 Hz); ary noho izany dia mety tsy ho ampy ny isan-karazany dynamique mba hanodinana tsara ny fahasamihafana toy izany amin'ny vidiny lany amin'ny valin'ny RPE ratsy (sary XNUMX). 4d, e).

Nodinihinay ihany koa ny fiantraikan'ny vidin'ny karama amin'ny valisoa ho an'ny sanda sy ny salience karazana dopamine neurons misaraka, fa ny karazana dopamine neurons dia samy naneho lamina mitovy amin'ny valiny (Fig. 6a–h). Noho izany, ny vidin'ny karama dia maneho fiantraikany mitovy amin'ny valin'ny valisoa amin'ny sanda sy ny salience karazana dopamine neurons.

Ny faharetan'ny gidro tena izy dia tsy miovaova fa miovaova arakaraka ny fitsapana (sary. 1b). Noho izany, azo atao ny mamaly ny valin'ny dopamine amin'ny valisoa amin'ny alàlan'ny faharetan'ny fijanonana amin'ny alàlan'ny fitsapana. Na izany aza, tsy nahita fifandraisana manan-danja teo amin'izy ireo izahay ho an'ny vidin'ny vidiny sy ny valisoa (fanampiny Fig. 7a–d). Ankoatr'izay, ny RTs amin'ny cue valisoa dia novolavolain'ny vidin'ny vidiny sy ny valisoa (Aviavy. 1f). Ny azo atao dia ny valin'ny neurons dopamine dia azo hazavain'ny RT amin'ny valisoa amin'ny alàlan'ny fitsapana. Na izany aza, tsy nahita fifandraisana manan-danja teo amin'ny RT sy ny valin'ny dopamine ara-dalàna amin'ny valisoa valisoa izahay (Fig. 7e–h). Ireo valiny ireo dia manoro hevitra fa ny valin'ny dopamine dia tsy miankina amin'ny RT sy ny faharetan'ny fisedrana isaky ny fitsapana, nefa miovaova amin'ny habetsaky ny vidiny ilaina sy ny valisoa andrasana izay raikitra ho an'ny karazana fitsapana tsirairay.

Ankoatr'izay, azo atao ihany koa fa ny fanalana an-keriny amin'ny toe-javatra LC dia niteraka ny safidin'ny gidro sy ny fampivoarana ny neurons dopamine ho an'ny valisoa amin'ny fepetra HC. Raha izany no izy, ny isan'ny fanalan-jaza an-tery dia tokony hifanaraka amin'ny tiana sy ny haavon'ny fampahavitrihana nohatsaraina. Na izany aza, ny isan'ny fanalan-jaza an-tery dia tsy nisy fiantraikany tamin'ny tian'ny gidro na ny fampahavitrihana ny neurons dopamine ho an'ny valisoa (Fig. 8). Noho izany, RT haingana kokoa sy valiny DA ambony kokoa amin'ny RHC+ famantarana noho ny RLC+ Ny cue dia tsy noho ny fanalana an-tery nampidirina tamin'ny toe-javatra LC.

Ny vola lany dia mampitombo ny valin'ny dopamine amin'ny fanomezana valisoa

Ny valin'ny dopamine neurons amin'ny R + cues dia tokony avy amin'ny valin'ny valisoa, satria ny neurons dopamine dia manova ny valin-teniny amin'ny valim-panontaniana momba ny valisoa mifandraika amin'ny fikambanana stimulus-valisoa.8,30. Noho izany, nanantena izahay fa ny neurons dopamine dia hampiseho fampitomboana ny valin-kafatra miankina amin'ny vidiny amin'ny fanomezana valisoa. Mba handrefesana ny asan'ny neuron dopamine amin'ny fanomezana valisoa, ny gidro dia nanao ny asa tsy azo antoka HLC miaraka amin'ny valisoa roa vaovao (Aviavy. 5a). Satria ny valisoa dia natolotra tamin'ny antsasaky ny famelabelarana cue valisoa, ny valisoa dia tsy azo antoka ary tsy naminavina ny fanomezana valisoa. Izany dia natao mba hampitomboana ny fandraisan'anjaran'ny neuron dopamine amin'ny fandraisana valisoa (tsy ampoizina), mba hampitomboana ny fahatsapantsika hamantatra ny fanovana amin'ny fandraisan'anjaran'ny neurons ho toy ny vidin'ny fandaniana.

Aviavy. 5
figure5

HLC asa tsy azo antoka. a Ny asa tsy azo antoka ny HLC. Amin'ity asa ity, dia nampiasaina ny valisoa tsy azo antoka, izay nahazoana valisoa 50% amin'ny fotoana na inona na inona natolotra. b RT amin'ny tombam-bidy amin'ny fitsapana lafo vidy sy mora. Ny gidro P ihany no nampiseho RT haingana kokoa tamin'ny LC cue noho ny HC cue (**P < 0.01; roa rambo miaraka t fitsapana; t4 = 9.0, P = 8.5 × 10-4, n = 5 ho an'ny gidro P; t18 = 1.4, P = 0.19, n = 19 ho an'ny gidro S). Ny faribolana mainty sy ny barazy dia manondro ny mean sy SEM. c RT amin'ny valisoa amin'ny fitsapana lafo vidy sy ambany. Tsy misy fahasamihafana eo amin'ny RT amin'ny valisoa eo amin'ny vidin'ny vidiny sy ny vidiny ambany (roa-tailed paired). t fitsapana; t4 = 0.97, P = 0.39, n = 5 ho an'ny gidro P; t18 = 0.99, P = 0.39, n = 19 ho an'ny gidro S)

Sary lehibe feno

Rehefa nampitahaina ny RTs teo amin'ny vidin'ny vidiny, ny rajako P dia nampiseho RT haingana kokoa tamin'ny LC cue noho ny HC cue (sary 1). 5b). Tsy misy fahasamihafana eo amin'ny RT amin'ny valisoa misy eo amin'ny toetry ny HC sy ny LC amin'ny gidro (Aviavy. 5c).

Ao amin'ny asa tsy azo antoka HLC, ny neurons dopamine dia nampiseho fampahavitrihana tsotsotra tamin'ny LC cue saingy tsy namaly ny valim-pifidianana satria tsy nahazo valisoa izy ireo (Aviavy. 6a). Manerana ny mponina dia kely kokoa ny valin-tenin'ny HC noho ny LC cue (sary. 6b; fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon; P = 2.7 × 10-3, n = 19), ary ny fanadihadiana ROC dia naneho valiny kely kokoa tamin'ny HC cue (Aviavy. 6c; fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon; P = 5.5 × 10-3, n = 19). Ny valin'ny neuronal amin'ny fanomezana valisoa amin'ny toe-javatra HC dia lehibe kokoa noho ny LC (Aviavy. 6d; fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon; P = 0.036, n = 19). Ny fizarana ny auROC dia> 0.5 izay manondro valim-panafahana lehibe kokoa amin'ny HC raha oharina amin'ny fitsapana LC (sary XNUMX). 6e; fitsapana laharana roa-tailed Wilcoxon; P = 0.049, n = 19). Ireo vokatra ireo dia manondro fa ny valin'ny fanomezana valisoa dia mihatsara amin'ny fitsapana HC ary ny karama dia mampitombo ny mari-pamantarana RPE tsara amin'ny fanomezana valisoa.

Aviavy. 6
figure6

Dopamine neuron valin'ny fanomezana valisoa. a Ny asan'ny neuron dopamine solontena amin'ny asa tsy azo antoka HLC. Ny loko tsirairay dia maneho ny fepetra (mavo: HC+, maitso: HC−, mavokely: LC+, cyan: LC−). Ny fotoana fanombohan'ny saccade dia asehon'ny lakroa volondavenona. Ny valintenin'ity neuron dopamine ity amin'ny valisoa tsy ampoizina sy ny rivotra dia aseho eo amin'ny tontonana havanana (mena: valisoa tsy ampoizina, manga: rivotra tsy ampoizina). b Ny asan'ny salan'isan'ny mponina amin'ny neurons dopamine voarakitra avy amin'ny gidro S mankany amin'ny toe-javatra. Ny loko maitso sy volomparasy dia manondro hetsika amin'ny fitsapana lafo sy mora. Ny tsipika mivaingana sy ny tsipika mipetaka dia maneho ny dikany sy ny SEM. Ny faritra miloko volondavenona dia manondro ny varavarankelin'ny fotoana hanaovana kajy ny tahan'ny fandoroana ho valin'ny toe-javatra. c Ny fizarana ny auROC mba hamaritana ny fiantraikan'ny vidin'ny vinavina amin'ny valin'ny neuronal amin'ny vidin'ny vidiny. Ny efamira feno dia manondro ny angona avy amin'ny gidro P (n = 3) ary ny faribolana misokatra dia manondro ny angona avy amin'ny gidro S (n = 16). Ny zana-tsipìka dia manondro ny median'ny auROC (0.44). d Ny asan'ny salan'isan'ny mponina amin'ny neurons dopamine voarakitra avy amin'ny gidro S mankany amin'ny fanomezana valisoa. Ny loko mavo sy mavokely dia manondro hetsika amin'ny fitsapana lafo sy mora. Ny faritra miloko volondavenona dia manondro ny varavarankelin'ny fotoana hanaovana kajy ny tahan'ny tifitra ho valin'ny fanaterana valisoa. e Ny fizarana ny auROC mba hamaritana ny fiantraikan'ny vidin'ny karama amin'ny valin'ny neuronal amin'ny fanomezana valisoa. Ny zana-tsipìka dia manondro ny median'ny auROC (0.55)

Sary lehibe feno

Ankoatr'izay, nampitahainay ny valin'ny dopamine taorian'ny tsy fisian'ny valisoa. Ny auROC dia tsy nampiseho fizarana mitongilana, izay manondro fa tsy nisy fiantraikany teo amin'ny RPEs ratsy ny vidin'ny karama tamin'ny fotoana nivoahan'ny vokatra (sary fanampiny. 9a). Ny neurons dopamine dia tsy nahitana fahasamihafana teo amin'ny valin'ny RHC sy RLC cues (Fig. 9b).

Mampitombo ny hafainganan'ny fianarana

Raha jerena fa ny RPEs amin'ny fanomezana valisoa dia ampitomboina amin'ny vidin'ny karama, eo ambanin'ny fiheverana fa ny RPE dia mandray anjara mivantana amin'ny fanelanelanana ny fianarana valisoa, dia nanantena izahay fa ny RPE nohatsaraina dia ho hita taratra amin'ny fitondran-tena fianarana amin'ny alàlan'ny hafainganan'ny fianarana.24. Mba hitsapana ny fiantraikan'ny vidin'ny fianarana, ny gidro dia nanao ny asa fikarohana HLC (sary 1). 7a; jereo Fomba). Ao anatin'ity asa ity dia nisy famantarana valisoa roa (R+ sy R−) natolotra niaraka ary tsy maintsy nisafidy iray ny gidro. Nampitovintsika ny taham-pahombiazana sy ny mety ho valisoa eo amin'ny karazana fitsapana (ambony roa t fitsapana; t48 = 0.15, P = 0.89, n = 49 ho an'ny gidro P; t85 = 1.2, P = 0.25, n = 86 ho an'ny gidro S). Rehefa nampitahaina tamin'ny vidin'ny vidin'ny RT ny RT dia samy nampiseho RT haingana kokoa tamin'ny LC cue ny gidro roa noho ny HC cue (sary XNUMX). 7b; roa rambo miaraka t fitsapana; t48 = 12.9, P ≈ 0, n = 49 ho an'ny gidro P; t85 = 3.4, P = 9.4 × 10-4, n = 86 ho an'ny gidro S). Rehefa mampitaha ny RT amin'ny valisoa, ny monkey S dia naneho RT haingana kokoa tao amin'ny HC noho ny toetry ny LC (Aviavy. 7c; roa rambo miaraka t fitsapana; t48 = 1.3, P = 0.19, n = 49 ho an'ny gidro P; t85 = 2.8, P = 6.8 × 10-3, n = 86 ho an'ny gidro S). Rehefa mampitaha RTs mandritra ny tapany voalohany sy farany amin'ny fotoam-pianarana mitokana, ny RT amin'ny LC cue dia haingana kokoa noho ny HC cue nandritra ny voalohany (Fanampiana Fig. 10a) ary ny tapany farany amin'ny fivoriana (Fig. 10c). Mifanohitra amin'izany, ny RT an'ny rajako S amin'ny valisoa amin'ny fepetra HC dia haingana kokoa noho ny amin'ny toetry ny LC nandritra ny tapany farany tamin'ny fotoam-pivoriana (Fanampiana Fig. 10d) fa tsy ny tapany voalohany (Fig. 10b).

Aviavy. 7
figure7

Ny asa fikarohana HLC. a Ny asa fikarohana HLC. Amin'ity asa ity, ny gidro dia tsy maintsy nisafidy teo amin'ny R+ sy R− cues, izay noforonina kisendrasendra isaky ny fotoam-pianarana. Raha nisafidy ny R+ cue izy ireo dia afaka mahazo valisoa ary raha nisafidy R− cue izy ireo dia tsy hahazo valisoa. b RT amin'ny tombam-bidy amin'ny fitsapana lafo vidy sy mora. Nasehon'ny gidro ny RT haingana kokoa amin'ny vidiny mora (**P < 0.01; roa rambo miaraka t fitsapana). Ny faribolana mainty sy ny barazy dia manondro ny mean sy SEM. c RT amin'ny valisoa amin'ny fitsapana lafo vidy sy ambany. Monkey S dia nampiseho RT haingana kokoa tamin'ny valisoa amin'ny vidiny lafo

Sary lehibe feno

Ao amin'ny asa fikarohana HLC, ny valim-pitia dia novokarina tsindraindray isaky ny fotoam-pianarana. Noho izany, ny gidro dia tsy maintsy nianatra ny fifandraisana misy eo amin'ny valisoa sy ny valisoa isaky ny fivoriana. Rehefa nandroso ny fitsapana tao anatin'ny fotoam-pivoriana iray, dia nisafidy R+ cues matetika ny gidro amin'ny toe-javatra tsirairay (sary. 8a). Mba hamaritana ny hafainganan'ny fianarana, dia ampifandraisina amin'ny angon-drakitra mitambatra amin'ny angon-drakitra, mampiditra masontsivana roa maimaim-poana, a ary b, manondro ny halalin'ny curve sy ny lembalemba, tsirairay avy (Fig. 11a, b). Ny tahan'ny log eo anelanelan'ny paramètre steepness (log aHC/aLC) dia lehibe kokoa noho ny aotra izay manondro mari-pamantarana lehibe kokoa amin'ny HC noho ny fitsapana LC (sary. 8b; Roa-tailed t fitsapana; t48 = 2.1, P = 0.042, midika = 0.58, n = 49 ho an'ny gidro P; t85 = 2.5, P = 0.013, midika = 0.19, n = 86 ho an'ny gidro S). Ny tahan'ny log eo anelanelan'ny paramètre plateau (log bHC/bLC), dia tsy hafa amin'ny aotra izay manondro tsy misy fahasamihafana eo amin'ny fepetran'ny vidiny (Fig. 8c; Roa-tailed t fitsapana; t48 = 0.76, P = 0.45, midika = −0.0024, n = 49 ho an'ny gidro P; t85 = 0.56, P = 0.58, midika = 0.010, n = 86 ho an'ny gidro S). Ireo vokatra ireo dia manondro fa ny hafainganan'ny fianarana dia haingana kokoa amin'ny fitsapana HC. Manaraka izany dia namolavola ny curve fianarana izahay tamin'ny fampiasana modely fanamafisana-fianarana (RL) (jereo ny Methods). Ity modely ity dia ahitana ny mari-pamantarana ny tahan'ny fianarana (αHC ary αLC) sy ny tahan'ny fitrandrahana (βHC ary βLC) ho an'ny fepetra roa (fanampiny Fig. 11c, d). Rehefa mifanaraka amin'ny fitondran-tena dia hitanay fa ny tahan'ny log eo anelanelan'ny mari-pamantarana ny tahan'ny fianarana (log αHC/αLC) dia lehibe kokoa noho ny aotra izay manondro mari-pamantarana ny tahan'ny fianarana lehibe kokoa amin'ny HC noho ny fitsapana LC (sary 1). 8d; Roa-tailed t fitsapana; t48 = 2.3, P = 0.026, midika = 0.50, n = 49 ho an'ny gidro P; t85 = 2.2, P = 0.034, midika = 0.25, n = 86 ho an'ny gidro S) raha ny mari-pamantarana β tsy nisy fahasamihafana (Fig. 8e; Roa-tailed t fitsapana; t48 = 0.77, P = 0.44, midika = 0.0097, n = 49 ho an'ny gidro P; t85 = 0.64, P = 0.52, midika = 0.038, n = 86 ho an'ny gidro S). Eto izahay dia nanombana ny mari-pamantarana ny tahan'ny fianarana ho an'ny fepetran'ny vidiny (αHC ary αLC) mitokana mba hanazavana ny hafainganan'ny fianarana haingana kokoa amin'ny fepetra HC. Na izany aza, raha mitovy ny tahan'ny fianarana eo amin'ny fepetran'ny sarany, ny tahan'ny salan'isa tombanana amin'ny tahan'ny fianarana (αHC/αLC) dia azo heverina ho sanda fanamafisam-peo ho an'ny RPE amin'ny toe-javatra HC. Noho izany, ireo valiny ireo dia manoro hevitra fa ny fanamafisana ny RPE dia afaka manazava ny hafainganan'ny fianarana haingana kokoa amin'ny toe-javatra HC.

Aviavy. 8
figure8

Fitsapana hafainganam-pandeha fianarana. a Ny dikan'ny fianaran'ny gidro P sy S. Ny ampahan'ny safidin'ny R+ dia voasokajy ho asan'ny fitsarana. Ny teboka maitso sy volomparasy dia manondro angona avy amin'ny fitsapana lafo sy ambany. Ny tsipika misy teboka dia maneho ny fizotry ny fianarana milamina. Ny fiasa exponential mitambatra dia napetraka amin'ny teboka data ary aseho ho toy ny tsipika mivaingana. b Ny tahan'ny log eo anelanelan'ny masontsivana mifanentana a amin'ny toe-javatra lafo vidy sy lafo rehefa nifanaraka tamin'ny fiasa exponential mitambatra (*P < 0.05; fitsapana roa-tailed Wilcoxon's sonia laharana). Ny faribolana mainty sy ny barazy dia manondro ny mean sy SEM. c Ny tahan'ny log eo anelanelan'ny masontsivana mifanentana b amin'ny fepetra avo lenta sy ambany rehefa nifanaraka tamin'ny asa exponential cumulative ny angon-drakitra. d Ny tahan'ny log eo anelanelan'ny mari-pamantarana tahan'ny fianarana α amin'ny toe-javatra lafo vidy sy lafo rehefa nifanaraka tamin'ny modely fianarana fanamafisana ny angon-drakitra. e Ny tahan'ny log eo anelanelan'ny paramètre fitting β amin'ny toe-javatra lafo vidy sy lafo rehefa nifanaraka tamin'ny modely fianarana fanamafisana ny angon-drakitra

Sary lehibe feno

Niezaka ihany koa izahay nanazava ny fizotran'ny fianarana tamin'ny modely RL hafa izay mihevitra ny mety ho fantatry ny gidro ny fanoherana ny fanentanana sy ny valisoa isaky ny fitsarana. Ao amin'ireo modely ireo ny sandan'ny safidy tsy nofantenana dia havaozina miaraka amin'ny voafantina (fanampiny sary. 12). Na dia mampiasa modely hafa toy izany amin'ny angon-drakitra aza, dia lehibe kokoa ny mari-pahaizana momba ny tahan'ny fianarana ao amin'ny HC raha ampitahaina amin'ny fepetra LC (fanampiny sary. 12b, f) raha ny parameter β tsy nisy fahasamihafana (Fig. 12d, h). Noho izany, ny fikarohanay momba ny fanamafisana ny mari-pamantarana RPE amin'ny fepetra HC dia matanjaka amin'ny endrika modely RL mifanaraka amin'ny angon-drakitra.

Discussion

Nanadihady ny fiantraikan'ny vidin'ny karama izahay amin'ny sandan'ny valim-panontaniana momba ny valisoa sy ny valin'ny phasic amin'ny neurons dopamine midbrain. Nasehon'ny gidro ny tombam-bidiny nitombo ho an'ny faminaniany valisoa taorian'ny fanatanterahana hetsika iray izay nandany vola be. Ny neurons dopamine dia naneho valiny nitombo ho an'ny valim-panontaniana momba ny valisoa sy ny fanomezana valisoa, taorian'ny fandaniana avo lenta. Fanampin'izany, nasehon'ireo gidro ny hafainganan'ny fianarana haingana kokoa rehefa nilaina ny vidiny mba hahazoana valisoa.

Maro ny fanadihadiana no naneho fa ny sarany karama dia mampitombo ny safidin'ny tononkalo maminavina valisoa1,2,3. Ao amin'ity fandalinana ity, ny gidro dia naneho RT haingana kokoa amin'ny valim-panontaniana momba ny valisoa amin'ny toe-javatra HC raha oharina amin'ireo ao amin'ny toe-javatra LC, mifanaraka amin'ny mety ho fampitomboana ny sandan'ny valisoa amin'ny vidiny karama.27. Ny mety ho safidy hafa dia ny fotoana fanamafisana lava kokoa mifandraika amin'ny fifantohana bebe kokoa amin'ny tanjona saccade amin'ny toe-javatra HC, noho izany, ny fampihenana ny RTs aorian'ny fametrahana lava kokoa amin'ny fitsarana HC. Na izany aza, tsy nahita fahasamihafana eo amin'ny RT amin'ny R cues izahay amin'ny fitsapana HC sy LC amin'ny asa tsy azo antoka HLC. Ankoatra izany, tamin'ny tapany voalohany amin'ny fotoam-pikarohana HLC. Ny RT amin'ny R cues dia tsy mitovy amin'ny fitsapana HC sy LC. Ireo fikarohana ireo dia manondro fa ny fanamafisana lava kokoa dia tsy fanazavana azo inoana ho an'ny RTs fohy kokoa voamarika amin'ny faminavinana valisoa. Ho fanampin'ny fiantraikan'ny vidin'ny karama amin'ny RTs cue valisoa, dia nisy fiantraikany tamin'ny RTs ihany koa ny vidin'ny vinavina tsy misy valisoa, na dia tsy nisy valisoa nomena aza taorian'ny fanolorana cue. Ny fanadihadiana teo aloha dia nitatitra tranga iray mitovy amin'izany, amin'ny lohahevitra momba ny gidro dia nampiseho RTs fohy kokoa tamin'ny fitsapana tsy nahazo valisoa raha nisy valisoa tiana kokoa nampiasaina tamin'ny fitsapana hafa tao anatin'ny sakana tsirairay.30. Ny fandikana iray azo atao momba ny fiantraikan'io fianarana io dia ny antony manosika ambony kokoa hamaly ao amin'ny sakana miaraka amin'ny valisoa tiana kokoa dia misy fiantraikany amin'ny RTs koa amin'ny tsy misy valisoa ao anatin'ilay sakana. Toy izany koa, amin'ity fanadihadiana ity, ny fiandrasana valisoa sarobidy kokoa amin'ny fitsapana HC dia mety nanova ny RTs ho tsy misy valisoa amin'ny fitsapana HC amin'ny asantsika. Ankoatr'izay, ny fiantraikan'ny vidin'ny karama amin'ny RT amin'ny valisoa dia kely kokoa noho ny an'ny tsy misy valisoa. Izany dia azo inoana fa artifact ny zava-misy fa noho ny gidro nanao saccade haingana kokoa ny RLC+ cue amin'ny voalohany, mihena ny haavony hahitana ny fanafohezana ny RT amin'ny RHC+ kivy. Noho izany, ny fahasamihafana eo amin'ny RTs eo amin'ny R + cues dia ho kely vokatr'izany.

Nanao fitsapana safidy teo amin'ny RHC sy RLC Ireo singa mifandraika amin'ny HLC. Na izany aza, raha ny rajako S dia naneho ny tiany ho an'ny RHC+ famantarana ny RLC+ cue, rajako P dia tsy nampiseho safidy toy izany. Ity tsy fitoviana ity dia azo hazavaina amin'ny fahasamihafan'ny toe-javatra misy eo amin'ny saccade HLC sy ny fitsapana safidy. Ao amin'ny fitsapana safidy, famantarana roa maminavina valisoa no naseho fa tsy famantarana famantarana valisoa iray. Fanampin'izany, tsy nahazo valisoa ireo gidro taorian'ny safidiny na dia nisafidy ny faminaniany valisoa aza izy ireo, noho izany dia natao ny fitsapana safidy. Ny fomba famongorana dia nampiharina mba hahazoana antoka fa ny safidin'ny gidro dia notarihin'ny zavatra nianarany tamin'ny fitsapana ezaka, fa mifanohitra amin'ny fifanoherana amin'ny fianarana vaovao momba ny fitsapana safidy. Na izany aza, io fomba fiasa io dia mety hisy fiantraikany amin'ny hoe ny gidro dia afaka mianatra haingana hamantatra ny fomba famongorana amin'ny toe-javatra safidy ary tsy misy antony hisafidianana ny fanentanana tiana kokoa. Na izany aza, ny iray amin'ireo gidro dia tena naneho ny safidin'ny valisoa amin'ny fepetra HC.

Tamin'ny fotoana nanehoana hevitra iray izay nanambara mialoha ny fepetra takiana amin'ny fandoavana ny vidiny, dia nihena ny asan'ny neurons dopamine, mifanaraka amin'ny fianarana teo aloha.22,23. Tao anatin'ny fandalinanay dia tsy nahita ny fihenan'ny dopamine neuron izahay mamaly ny HC sy ny LC cues mifandraika amin'ny baseline. Izany dia manondro fa ny famantarana ratsy-RPE dia tsy mitranga amin'io fotoana io na dia eo aza ny vidiny manaraka. Ny tsy fisian'ny RPE ratsy dia azo inoana fa maneho ny fampidirana ny faminaniana momba ny valisoa ho avy andrasana any aoriana any amin'ny fitsarana. Ny neurons dopamine dia nampiseho fampahavitrihana lehibe tamin'ny fitsapana LC ary ny hetsika dia ambony kokoa raha oharina amin'ny fitsarana HC. Izany dia manondro fa ny fampahalalana momba ny vidiny dia ampidirina amin'ny famantarana RPE entin'ny neurons dopamine. Noho izany, ny dopamine neurons dia manome valisoa sy fampahalalana momba ny vidiny ary ny valin'ny RPE dia maneho ny habetsaky ny vidiny sy ny valisoa.

Nasehonay fa ny mari-pamantarana RPE asehon'ny neurons dopamine dia ampitomboina amin'ny vidin'ny karama amin'ny famelabelarana ny valisoa (ao amin'ny asa saccade HLC) sy ny fanomezana valisoa (amin'ny asa tsy azo antoka HLC). Ny habetsahan'ny valisoa nomena tamin'ny fitsapana HC sy LC dia nitovy; noho izany, ny fanovana ny famantarana RPE dia tokony ho vokatry ny dingana tsy misy dikany. Ity fahafaha-manao ity dia tohanan'ny fanadihadiana maromaro manondro ny fiantraikan'ny teny manodidina amin'ny dopamine RPE famantarana mifanaraka amin'ny fanodinana ny sanda subjective sy / na ny fampiasana amin'ny dopamine neurons.11,19,20,21,31,32,33,34. Raha lehibe kokoa ny mari-pamantarana RPE, dia tokony hamokatra fanavaozana haingana kokoa ny sandan'ny cue izany, izay mety hisy fiantraikany amin'ny hafainganan'ny fianaran'ny fikambanana stimulus-valisoa. Ny fanadihadiana teo aloha dia naneho ny fanovana ny hafainganan'ny fianarana amin'ny alàlan'ny anton-javatra tsy misy dikany24,35. Mifanaraka amin'izany, ny gidro dia naneho haingana ny fianarana haingana tao amin'ny HC raha oharina amin'ny toetry ny LC. Hitanay fa azo hazavaina amin'ny alalan'ny modely RL miaraka amin'ny RPE mihamitombo ny hafainganam-pandehan'ny fianarana amin'ny vidiny karama. Sarotra ny nanasaraka ny fiantraikan'ny RPE amplified sy ny fitomboan'ny tahan'ny fianarana amin'ny fanandramanay; Na izany aza, nahita famantarana dopaminergic RPE amplified izahay amin'ny toe-javatra HC. Ankoatr'izay, ny fandinihana fMRI teo aloha dia naneho fa ny mari-pahaizana momba ny tahan'ny fianarana dia aseho ao amin'ny cortex cingulate aloha ary ny asan'ny VTA dia tsy misy ifandraisany amin'ny mari-pamantarana ny tahan'ny fianarana amin'ny tontolo miovaova.36. Noho izany, miady hevitra izahay fa ny mari-pamantarana RPE voafaritry ny neurons dopamine dia ampitomboina amin'ny vidiny karama, ary ny fitomboan'ny mari-pamantarana RPE dia manatsara ny hafainganan'ny fianarana.

Rehefa noforonina ny famantarana RPE tamin'ny fotoana nanaovana ny fanolorana valisoa sy ny fanaterana valisoa, dia efa nandoa ny vidiny ireo gidro. Noho izany, ny mekanika iray azo atao amin'ny mari-pamantarana RPE dia ny valisoa azo aorian'ny HC dia mety ho mahafa-po kokoa. Ny fiandrasana ny valisoa sarobidy kokoa aorian'ny HC dia mety hampitombo ny antony manosika hamita ny fitsarana, ka hampihena ny RT amin'ny valisoa amin'ny fitsapana HC.

Ny fandikana hafa mety ho an'ny vokatray dia ny hoe ny fanamaivanana azo avy amin'ny fampitsaharana ny hetsika lafo dia mety ho valisoa ho an'ny gidro. Ny fanadihadiana momba ny fMRI (functional magnetic resonance imaging) dia naneho fa ny fanamaivanana ny fanaintainana dia mety ho valisoa ho an'ny mpandray anjara.37,38; Noho izany, ny vidiny dia mety mitana anjara toerana mitovy amin'ny famporisihana ny fanaintainana. Raha mahafa-po ny fanamaivanana amin'ny vidiny ary raha hita taratra amin'ny hetsika dopaminergika izany, dia manantena izahay fa ny neurons dopamine dia hamaly amin'ny fiafaran'ny fametrahana lava, izay ny fotoana fanolorana valisoa. Na izany aza, tsy nahita fahasamihafana tamin'ny hetsika dopaminergika izahay tamin'ny fotoana fanolorana ny valisoa na ny fahasamihafana amin'ny RT amin'ny R cues eo anelanelan'ny fitsapana HC sy LC amin'ny asa tsy azo antoka HLC. Noho izany, manoro hevitra izahay fa ny fanamaivanana amin'ny vidiny dia tsy manome fanazavana ampy momba ny vokatra hitanay tao amin'ny neurons dopamine.

Ankoatr'izay, ny neurons dopamine dia naneho valiny samihafa tamin'ny stimulus aversive raha oharina amin'ny vidin'ny faminaniana. Ny fanazavana iray azo atao amin'izany dia ny hoe ny vidin'ny ezaka dia tsy dia misongadina kokoa noho ny rivotra na ny valisoa, satria ny vidin'ny ezaka dia nitarina ara-potoana tao anatin'ny segondra maromaro satria ny gidro dia nanao ny fametahana fa tsy nitsambikina. Noho izany, ny neurons dopamine dia mety tsy navitrika tamin'ny vidin'ny vidiny ambany kokoa. Ny mety ho hafa dia ny hoe ny neurons dopamine karazana salience dia mamaly ny zava-mitranga aorian'ny hetsika sasany. Rehefa naterina tamin'ny gidro ny valisoa na ny rivotry ny rivotra, dia manao fihetsika toy ny filelaka na ny maso. Na izany aza, tao amin'ny asa saccade HLC, ny gidro dia tsy maintsy nibanjina ny lasibatra fametahana tsy misy hetsika toy ny vidiny. Raha ny marina, ny fanadihadiana vao haingana dia naneho fa ny famotsorana dopamine ao amin'ny nucleus accumbens aorian'ny faminaniany valisoa dia mihena raha tsy manomboka tsara ny hetsika.39. Satria ny vidin'ny andrana ataontsika dia tsy tafiditra amin'ny fanombohana hetsika, mety hiteraka valiny tsy mifanaraka amin'ny neurons dopamine karazana salience izany. Na izany na tsy izany, azontsika atao ny manatsoaka hevitra fa ny fampahalalam-baovao momba ny vidin'ny entana dia karakaraina amin'ny fomba hafa amin'ny fampahalalana aversive.

Ho fehin-kevitra dia manoro hevitra izahay fa ny vidin'ny karama dia mampitombo ny sandan'ny valim-panontaniana momba ny valisoa ary izany dia mampitombo ny mari-pamantarana RPE voarakitra ao amin'ny neurons dopamine midbrain. Izany vokatra izany dia nitarika ho amin'ny vinavinan'ny fitondran-tena fa ny tahan'ny fianaran'ny biby dia hampitomboina ho an'ny faminaniany valisoa manaraka ny traikefan'ny HC. Izany tokoa no tsikaritray. Noho izany, ny fandinihanay momba ny asan'ny neurons dopamine dia nitarika anay hihevitra ny fisian'ny fiantraikany amin'ny fitondran-tena, ary koa ny mekanika informatika mifototra amin'io fiantraikany io, izay nohamafisinay avy eo. Ny fikarohanay dia maneho ohatra iray amin'ny fomba mety hitrangan'ny triangulation eo anelanelan'ny fandrefesana ny angon-drakitra neural, ny teoria kajy ary ny fitondran-tena: ny fampivelarana ny fahatakarana lalindalina kokoa ny fanodinana neuronal ao amin'ny atidoha dia afaka manome fanazavana momba ny fitondran-tena sy ny fototry ny kajy.

fomba

Animals

Nampiasa gidro japoney roa izahay (Macaca fuscata; lanjan'ny vatana, 6.5 kg = Monkey P; lanjan'ny vatana, 9.0 kg = Monkey S). Nasianay andrin-doha teo amin’ny tampon’ny karandohan’ilay gidro, mba hafatotra amin’ny seza aoriana. Nasiana efitrano fandraisam-peo ihany koa mba ahafahana mametraka micromanipulator electrode. Ny efitrano fandraisam-peo dia mitongilana 45 ° amin'ny fiaramanidina coronal ary napetraka amin'ny koordinate stereotaxic: 15 mm mialoha ny lakandrano ivelany. Taorian'ny vanim-potoana fanarenana dia nampiofanina hanao ny asa saccade ireo gidro. Rehefa vita ny fiofanana, dia nandavaka ny karandoha tao anatin'ny efitrano fandraisam-peo izahay mba hampidirana electrode. Ny protocols rehetra momba ny fikarakarana biby dia nankatoavin'ny Komitin'ny Fanandramana Biby ao amin'ny Oniversiten'i Tamagawa, ary nifanaraka tamin'ny National Institutes of Health Guide for the Care and Use of Laboratory Animals.

Asa fitandremana

Ny gidro dia nampiofanina hanatanteraka ny asa saccade HLC (Aviavy. 1a), asa tsy azo antoka ny HLC (Fig. 5a), ary asa fikarohana HLC (Aviavy. 7a). Tao anaty efitrano maizina no nanaovana ny asa rehetra. Nipetraka teo amin’ny seza teo anoloan’ny 22 in ireo gidro ireo. LCD Monitor (S2232W, Eizo) miaraka amin'ny lohany napetraka eo amin'ny seza. 70 sm ny elanelan’ny masony sy ny fampirantiana. Rehefa naseho teo afovoan'ny fampirantiana ny kisary fanombohana (boribory fotsy, savaivony 0.3°), dia tsy maintsy nitazona ny fijeriny tamin'ilay famantarana ilay gidro. Nanjavona ny cue fanombohana taorian'ny 750 ms ary avy eo dia naseho ny vidiny (kintana sy windmill ho an'ny fitsapana HC sy LC, tsirairay avy). Ny gidro dia notakiana tamin'ny tombam-bidy nandritra ny famelabelarana 750 ms. Raha toa ka tsy nihemotra izy ireo, dia nofoanana ny fitsarana ary nanomboka indray ny fitsarana. Nandritra ny fitsapana HC dia naseho ny tanjona fixation (0.3 ° × 0.3 ° efamira fotsy) taorian'ny nanjavonan'ny vidin'ny vidin'ny 2000 ms (HLC saccade sy HLC tsy azo antoka asa) na 1500 ms (HLC fitrandrahana asa) ary ny gidro dia takiana. mba hibanjina azy sy hibanjina azy. Raha nanetsika ny fijeriny tany ivelan'ny varavarankelin'ny fixation 4° × 4° ny gidro, dia tapaka ilay asa. Ny varavarankelin'ny fixation dia navitrika 400 ms taorian'ny famelabelarana ny teboka fixation satria nila fotoana hiomanana amin'ny saccade sy ny fanitsiana ny fixation ny gidro. Noho izany, ny gidro dia tsy maintsy nanamboatra 1600 ms (saccade HLC sy asa tsy azo antoka HLC) na 1100 ms (asa fikarohana HLC) tamin'ny fitsapana HC. Ao amin'ny fitsapana LC, misy efijery banga naseho ho an'ny 1500 ms (HLC saccade sy HLC tsy azo antoka asa) na 1000 ms (HLC fitrandrahana asa), ary avy eo dia niseho ny tanjona fixation ho an'ny 500 ms. Satria navitrika 400 ms ny varavarankelin'ny fixation taorian'ny famelabelarana ny teboka fixation, dia tsy maintsy nifantoka tamin'ny kendrena nandritra ny 100 ms farafahakeliny ny gidro tamin'ny fitsapana LC. Nampiseho fahadisoana bebe kokoa ny gidro tamin'ny fitsarana HC; Noho izany, ny fanalan-jaza an-tery dia nampidirina kisendrasendra 100 ms alohan'ny fanolorana cue valisoa (400 ms aorian'ny famelabelarana kendrena fixation izay ny fotoana fanombohan'ny varavarankely fixation) ao amin'ny fitsarana LC mba hampitoviana ny tahan'ny fahombiazana. Rehefa avy nifantoka tamin'ny lasibatra, dia natolotra ny valisoa iray na roa ary ny gidro dia tsy maintsy nitsambikina teo amin'ilay famantarana. Raha nahavita saccade tamin'ny cue valisoa izy ireo, dia nisy feo bip nalefa 750 ms taorian'ny fanolorana cue valisoa. Rehefa nanao saccade teo amin'ny R+ ireo gidro dia nisy rano 0.3 ml no naterina niaraka tamin'ny bip. Tsy nisy valisoa nomena rehefa nanao saccade tamin'ny R− cue izy ireo.

Ao amin'ny asa saccade HLC, faribolana miloko efatra no nampiasaina ho valisoa (RHC+: mavo; RHC−: maitso; RLC+: mavokely; RLC−: manga; Aviavy. 1a). Ny fotoam-panandramana iray dia nahitana fitsapana saccade 80, fitsapana valisoa tsy ampoizina 20, fitsapana rivotra tsy ampoizina 20, ary fitsapana safidy 5. Ny fitsapana saccade, dia nahitana fitsapana 40 HC sy fitsapana 40 LC, izay samy nahitana fitsapana valisoa 20 ary 20 tsy misy fitsapana valisoa. Ao amin'ny valisoa tsy ampoizina na fitsapana rivotra, 0.3 ml valisoa amin'ny rano na 0.2 MPa amin'ny rivotra (150 ms ho an'ny monkey P; 200 ms ho an'ny rajako S) dia natolotra teo amin'ny tarehin'ny gidro tsy nisy nangalatra. Ny fitsapana safidy dia nahitana fitsapana iray izay nanaovan'ny gidro safidy teo amin'ny R + cues (RHC+ vs. RLC+) amin'ny fitsarana HC, eo anelanelan'ny R− cues (RHC− vs. RLC−) amin'ny fitsarana HC, eo anelanelan'ny R+ (RHC+ vs. RLC+) famantarana amin'ny fitsapana LC, eo anelanelan'ny R− (RHC− vs. RLC−) cues amin'ny fitsapana LC, ary eo anelanelan'ny vidin'ny vidin'ny vidiny (fanampiny Fig. 1). Ao amin'ny fitsapana misy safidy eo amin'ny valisoa, ny rafitry ny asa dia mitovy amin'ny asa saccade alohan'ny fanolorana valisoa. Manaraka izany, raha tokony hanolotra valisoa valisoa, dia misy valisoa roa natolotra tamin'ny fitsapana safidy ary tsy nisy valisoa nomena taorian'ny fanolorana valisoa na dia nanao safidy teo amin'ny R+ aza ny gidro.

Mba hitsapana ny valin'ny neurons dopamine amin'ny fanomezana valisoa, ny gidro dia nanao ny asa tsy azo antoka HLC (Aviavy. 5a). Ity asa ity dia mitovy amin'ny asan'ny saccade HLC afa-tsy ny valisoa. Amin'ity asa ity dia nampiasa valisoa roa izahay (fa tsy ny valisoa efatra ampiasaina amin'ny asa saccade HLC), ny iray ho an'ny fitsarana HC ary ny iray ho an'ny fitsarana LC. Ny valisoa dia natolotra tamin'ny antsasaky ny fitsapana taorian'ny fanolorana cue valisoa. Ny fotoam-panandramana iray dia nahitana fisedrana saccade 80, fitsapana valisoa tsy ampoizina 20, ary fitsapana rivotra tsy ampoizina 20. Ny fitsapana saccade dia nahitana fitsapana 40 HC sy fitsapana 40 LC, izay samy nahitana fitsapana valisoa 20 ary 20 tsy misy fitsapana valisoa. Tao anatin'ny fitsapana tsy nampoizina, nisy valisoa na rivotra naterina tsy nisy famantarana.

Ao amin'ny asa fikarohana HLC, misy valisoa roa (RHC+, RHC− na RLC+, RLC-) dia naseho tamin'ny fotoana iray ary ny gidro dia nasaina nitsambikina tamin'ny iray amin'ireo valisoa (Aviavy. 7a). Raha nisafidy ny R + cue izy ireo dia nomena valisoa rano izy ireo. Famantarana valisoa efatra (RHC + , RHC−, RLC + , RLC−) dia novolavolaina isaky ny fotoam-pikarohana ary ny gidro dia tsy maintsy mianatra ny fifandraisana misy eo amin'ireo famantarana sy valisoa amin'ny fitsapana. Ny fotoam-panandramana iray dia nahitana fitsapana HC 100 sy fitsapana LC 100. Hitanay fa ho an'ny asa fikarohana, raha mametraka ny faharetan'ny fixation ho 2000 ms amin'ny fepetra HC mba hifanaraka amin'ny faharetan'ny fepetra HC amin'ny asa hafa, ny gidro dia nanao ny asa tamin'ny taham-pahombiazana ambany dia ambany angamba noho ny ny fahasarotan'ny asa sy/na ny taham-pahavitrihana ambany vokatr'izany. Noho izany, mba hampihenana ny fahasarotan'ny asa sy hampitombo ny taham-pahombiazana, dia nampiasa ny faharetan'ny fixation 1500 ms ho sandan'ny asa fikarohana HLC.

Ny asa dia nofehezina tamin'ny fampiasana fonosana rindrambaiko azo amidy (TEMPO, Reflective Computing, St. Louis, MO, Etazonia). Fandaharana natao manokana tamin'ny alàlan'ny interface programme application (OpenGL) no nampiasaina tamin'ny famelabelarana ny fanentanana hita maso. Ny fanentanana hita maso ho an'ny vidiny sy ny valisoa dia noforonin'ny mpanoratra.

Fandraketana sy fahazoana angona

Ny toerana misy ny substantia nigra dia novinavinaina tamin'ny fampiasana sary MR. Electrode tungstène misy epoxy (diavaton'ny shank, 0.25 mm, 0.5–1.5 MΩ refesina amin'ny 1000 Hz, FHC) dia nampidirina tao amin'ny substantia nigra tamin'ny fampiasana micromanipulator (MO-972, Narishige, Tokyo, Japana) napetraka teo amin'ny efitrano fandraisam-peo misy fantsona mpitari-dalana stainless. Nohamafisina (×10,000) ny mari-pandrefesana ary voasivana (0.5–2 kHz). Ny mety ho hetsika avy amin'ny neuron tokana dia natokana miaraka amin'ny algorithm mifanentana amin'ny template (OmniPlex, Plexon, Dallas, TX, Etazonia). Ny fihetsiky ny maso dia nara-maso tamin'ny alàlan'ny rafitra fakantsary infrarouge amin'ny tahan'ny santionany 500 Hz (iView X Hi-Speed ​​​​Primate, SMI, Teltow, Alemaina). Noraketina tamin'ny famahana ny fotoana 1 kHz ny fotoana mety hisian'ny hetsika sy ny hetsika fitondran-tena.

Fandinihana ny data

Mba handinihana ny fihetsik'ireo gidro, ny RT dia nofaritana ho ny elanelan'ny fotoana eo anelanelan'ny fanombohana fanentanana sy ny fotoana nanombohan'ny gidro ny saccade. Ny fanombohana saccade dia nofaritana tamin'ny alalan'ny kajy ny fotoana rehefa nihoatra ny fivilian-dàlana 5 ny toeran'ny maso amin'ny toeran'ny maso alohan'ny fampisehoana cue.

Ao amin'ny asa fikarohana HLC, ny fitondran-tenan'ny gidro dia nofaritana tamin'ny alàlan'ny fampifanarahana ny asa mitambatra. Ny asa (P) dia mamaritra ny ampahan'ny safidy marina toy izao manaraka izao:

P=12+(12-12⋅Exp(-a⋅t))⋅b,
(1)

izay t midika hoe fitsarana, a ary b manondro ny havoana sy ny lembalemba amin'ny curve. Ity fiasa ity dia nifanaraka tsy miankina tamin'ny angon-drakitra ho an'ny fepetra roa. Nokarohina ny mason'ilay asa mba hampitomboana ny mety hijerena ny angona avy amin'ny fivoriana tokana sy ny angon-drakitra antonony. Ny fomba bootstrap dia nampiharina mba hanombanana ny elanelan'ny fahatokisana rehefa mifanaraka amin'ny angona antonony. Ny modely RL mahazatra dia nampiasaina ihany koa mba hamaritana ny angona momba ny fitondran-tena. Ny soatoavina stimulus Vj(t) ho an'ny safidy voafantina j (j = 1 ho an'ny fepetra HC; j = 2 ho an'ny fepetra LC) dia nohavaozina toy izao manaraka izao:

Vj(t+1)=Vj(t)+αj⋅(R(t)-Vj(t)),
(2)

izay αj dia manondro ny tahan'ny fianarana, izay voafetra amin'ny soatoavina eo anelanelan'ny 0 sy 1. R(t) dia manondro ny habetsaky ny valisoa (1: valisoa, 0: tsy misy valisoa) amin'ny fitsarana t.

Ny mety Pj(t) amin'ny fisafidianana stimulus j avy amin'ireo stimuli roa amin'ny fitsarana t dia omen'ny fitsipika softmax

Pj(t)=exp(Vj(t)βj)/Σ2i=1exp(Vi(t)βi),
(3)

izay βj manondro ny haavon'ny fikarohana.

Noraketinay ny hetsika neuronal nandritra ny saccade HLC sy ny asa tsy azo antoka HLC fa tsy ny asa fikarohana HLC. Ny asa fikarohana HLC dia nampiharina ho fandalinana fitondran-tena. Ny neurons dopamine dia fantatra raha naneho ny tsirairay amin'ireto toetra manaraka ireto izy ireo: ny taham-pandrefesana tonika ambany (<6 Hz), ny faharetan'ny onjam-peo (> 300 μs), ary ny valin-kafatra amin'ny valisoa tsy ampoizina (Fig. 2a). Nodinihinay ny fitsapana izay ahafahan'ny gidro mamita ny fitsarana tsy misy hadisoana (filaminana braking, tsy misy saccade na fanalana artifisialy). Ny taham-pifamoivoizan'ny neuron dia nokajiana tamin'ny koba 1 ms ary nodiovina tamin'ny kernel Gaussian (σ = 30 ms, sakany = 4σ) mba hamokatra asa spike density. Ny valin'ny neurons dopamine ho an'ny hetsika tsirairay dia nokajiana ho toy ny taham-pifamoivoizana mahazatra mifandraika amin'ny hetsika mandeha ho azy (midika ny tahan'ny tifitra mandritra ny 500 ms alohan'ny hanombohan'ny cue). Ny tahan'ny tifitra dia kajy ao anatin'ny fe-potoana voafaritra ho an'ny hetsika sy lohahevitra tsirairay. Ireo varavarankelin'ny fotoana ireo dia nofaritana tamin'ny hetsika salan'ny mponina. Nofaritanay ny fanombohana sy ny faran'ny fotoana fikandrana voafaritra mifototra amin'ny fisondrotry ny fotoana sy ny fianjeran'ny valin'ny salan'isa amin'ny fampiasana ny fandalinana dopamine rajako teo aloha ho fanondroana (fanampiny Fig. 3). Ny varavarankelin'ny fotoana fanombohana dia nofaritana ho 200-400 ms aorian'ny fanombohan'ny cue ho an'ny neurons voarakitra avy amin'ny gidro P sy S. 150-300 ms ho an'ny monkey S. Ny varavarankelin'ny fotoana ho an'ny cue valisoa dia voafaritra ho 200-400 ms taorian'ny nanombohan'ny valisoa ho an'ny monkey P ary 140-350 ms ho an'ny rajako S. 220 ms taorian'ny nanombohan'ny bip ho an'ny gidro P ary 420-225 ms ho an'ny rajako S. Ny varavarankelin'ny fotoana hanomezana valisoa tsy ampoizina dia nofaritana ho 475-200 ms taorian'ny fanomezana valisoa ho an'ny gidro P ary 450-100 ms ho an'ny rajako S. Ny Ny fe-potoana ho an'ny rivotra tsy ampoizina dia nofaritana ho 300-150 ms taorian'ny fandefasana rivotra ho an'ny gidro P ary 300-30 ms ho an'ny gidro S.

Nosokajinay ho sokajy roa samy hafa ny neurons dopamine voarakitra rehetra, ny sandan'ny motivational ary ny karazana salience. Raha kely kokoa noho ny hetsika mandeha ho azy ny valintenin'ny neuron iray amin'ny stimuli air-puff, dia nosokajiana ho karazana sanda mamporisika ny neuron (Fig. 3d, e). Mifanohitra amin'izany kosa, raha lehibe kokoa noho ny hetsika mandeha ho azy ny valin'ny neurônina amin'ny fanentanana rivotra, dia sokajiana ho karazana salience ny neuron (Aviavy. 3g,h sy).

Mba hamaritana ny asan'ny neuronal samihafa eo amin'ny fepetran'ny asa, dia natao ny fanadihadiana ROC. Nokajinay ny auROC ho an'ny neuron tsirairay. Ny auROC kely na lehibe kokoa noho ny 0.5 dia manondro valiny kely na lehibe kokoa amin'ny fitsapana HC. Satria kely ny isan'ny neurônina ao amin'ny angon-drakitra neuronal sasany, dia nampiasa ny fitsapana laharana voasonia an'i Wilcoxon izahay mba hampihenana ny fiantraikan'ny outliers amin'ny fanombanana ny fizarana mitongilana amin'ny auROC.

Ny rindrambaiko azo alaina ara-barotra, MATLAB (MathWorks, Natick, MA, USA), dia nampiasaina hanaovana fanadihadiana momba ny angona rehetra.

Fanadinana ara-tantara

Taorian'ny fanandramana fandraketana, dia nesorina ny gidro roa ary natao ny fanadihadiana histôlôjika mba hanamarinana ny toerana misy ny firaketana (Fig. 2b). Ny gidro dia nesorina tamin'ny alalan'ny fampiasana fatra mahafaty ny pentobarbital sodium (70 mg kg).-1) ary voapoizina amin'ny formaldehyde 4% amin'ny buffer phosphate. Ny fizarana coronal serial (haavony, 10 μm) dia nokapaina ary nodiovina tamin'ny anti-tyrosine hydroxylase (TH) antibody (isaky ny fizarana 25; anti-TH antibody, 1: 500; Merck, Darmstadt, Alemaina) na ny fandokoana Nissl (isaky ny fizarana 25) .

Tatitra momba ny tatitra

Ny fampahalalana fanampiny momba ny famolavolana fikarohana dia hita ao amin'ny Fikarohana momba ny fikarohana momba ny natiora mifandray amin'ity lahatsoratra ity.

Data availability

Ny angon-drakitra ampiasaina amin'ny famakafakana ity fanadihadiana ity dia azo avy amin'ny mpanoratra mifanandrify amin'ny fangatahana ara-drariny. Ny famintinana ny tatitra momba ity lahatsoratra ity dia azo alaina ho rakitra fampahalalana fanampiny. Ny loharanom-baovao eo ambanin'ny Fig. 1, 3-8 ary Fig fanampiny. 1, 4-12 dia omena ho rakitra Source Data.

Code disponible

Ny kaody Matlab ampiasaina amin'ny famakafakana ity fandalinana ity dia azo alaina avy amin'ny mpanoratra mifanandrify amin'ny fangatahana ara-drariny.

References

  1. 1.

    Clement, TS, Feltus, JR, Kaiser, DH & Zentall, TR "Etika asa" amin'ny voromailala: ny sandan'ny valisoa dia mifandray mivantana amin'ny ezaka na fotoana takiana hahazoana ny valisoa. Psychon. omby. Apok 7, 100-106 (2000).

  2. 2.

    Klein, ED, Bhatt, RS & Zentall, TR Contrast ary ny fanamarinana ny ezaka. Psychon. omby. Apok 12, 335-339 (2005).

  3. 3.

    Zentall, TR & Singer, RA Fifanoherana ao anatin'ny fotoam-pitsarana: ny voromailala dia aleon'ny voromailala izay manara-penitra kokoa noho ny hetsika tsy dia mahasosotra. J. Exp. Anal. Behav. 88, 131-149 (2007).

  4. 4.

    Aronson, E. & Mills, J. Ny vokatry ny hamafin'ny fanombohana amin'ny fitiavana ny vondrona. J. Abnorm. Soc. Psychol. 59, 177-181 (1959).

  5. 5.

    Festinger, L. Theory of Cognitive Dissonance. (Stanford University Press, Kalifornia, 1957).

  6. 6.

    Alessandri, J., Darcheville, JC, Delevoye-Turrell, Y. & Zentall, TR Preferences ho an'ny valisoa izay manaraka ezaka bebe kokoa sy fahatarana bebe kokoa. Mianara fitondran-tena. 36, 352-358 (2008).

  7. 7.

    Schultz, W., Carelli, RM, Wightman, RM Phasic dopamine signals: avy amin'ny sandan'ny valisoa ho an'ny fampiasana ara-toekarena. Curr. Opin. Behav. Sci. 5, 147-154 (2015).

  8. 8.

    Schultz, W., Dayan, P. & Montague, PR Vovon-kevitry ny faminaniana sy valisoa. Science 275, 1593-1599 (1997).

  9. 9.

    Bromberg-Martin, ES, Matsumoto, M. & Hikosaka, O. Dopamine amin'ny fanaraha-maso motivation: mahafa-po, aversive, ary fanairana. Neuron 68, 815-834 (2010).

  10. 10.

    Bayer, HM & Glimcher, PW Midbrain dopamine neurons dia mamaritra ny mari-pamantarana diso momba ny valisoa. Neuron 47, 129-141 (2005).

  11. 11.

    Nakahara, H., Itoh, H., Kawagoe, R., Takikawa, Y. & Hikosaka, O. Ny neurons dopamine dia afaka maneho ny fahadisoana amin'ny faminaniana miankina amin'ny toe-javatra. Neuron 41, 269-280 (2004).

  12. 12.

    Tobler, PN, Fiorillo, CD & Schultz, W. Fanodinana ny sandan'ny valisoa amin'ny dopamine neurons. Science 307, 1642-1645 (2005).

  13. 13.

    Nomoto, K., Schultz, W., Watanabe, T. & Sakagami, M. Nanitatra ny valin'ny dopamine ara-potoana ho an'ny fitakiana ara-tsindrimandry valisoa. J. Neurosci. 30, 10692-10702 (2010).

  14. 14.

    Watabe-Uchida, M., Zhu, L., Ogawa, SK, Vamanrao, A. & Uchida, N. Sarintanin'ny ati-doha manontolo amin'ny fidirana mivantana amin'ny neurons dopamine midbrain. Neuron 74, 858-873 (2012).

  15. 15.

    Tanaka, SC et al. Ny faminaniany ny valisoa eo no ho eo sy ny ho avy dia manavaka ny loop ganglia cortico-basal. Nat. Neurosci. 7, 887-893 (2004).

  16. 16.

    Haber, SN, Kim, KS, Mailly, P. & Calzavara, R. Ny fampidirana cortical mifandraika amin'ny valisoa dia mamaritra faritra striatal lehibe amin'ny primates izay mifandray amin'ny fifandraisana cortical associative, manome substrate ho an'ny fianarana mifototra amin'ny famporisihana. J. Neurosci. 26, 8368-8376 (2006).

  17. 17.

    Doya, K. Modulators amin'ny fanapahan-kevitra. Nat. Neurosci. 11, 410-416 (2008).

  18. 18.

    Roesch, MR, Calu, DJ & Schoenbaum, G. Ny neurons Dopamine dia mametraka ny safidy tsara kokoa amin'ny voalavo manapa-kevitra eo amin'ny valisoa tsy mitovy na tara. Nat. Neurosci. 10, 1615-1624 (2007).

  19. 19.

    Lak, A., Stauffer, WR & Schultz, W. Dopamine vinavina valinteny diso dia mampiditra sanda subjective avy amin'ny refin'ny valisoa samihafa. Proc. Natl Acad. Sci. USA 111, 2343-2348 (2014).

  20. 20.

    Stauffer, WR, Lak, A. & Schultz, W. Dopamine valisoa amin'ny faminaniany ny valin'ny fahadisoana dia maneho ny fampiasana marginal. Curr. Biol. 24, 2491-2500 (2014).

  21. 21.

    Noritake, A., Ninomiya, T. & Isoda, M. Fanaraha-maso ny valisoa ara-tsosialy sy fanombanana ny atidoha macaque. Nat. Neurosci. 21, 1452-1462 (2018).

  22. 22.

    Pasquereau, B. & Turner, RS Limited fanodinkodinana ny ezaka nataon'ny neurons dopamine amin'ny asa fivarotana tombony. J. Neurosci. 33, 8288-8300 (2013).

  23. 23.

    Varazzani, C., San-Galli, A., Gilardeau, S. & Bouret, S. Noradrenaline sy dopamine neurons amin'ny valisoa / ezaka varotra: fampitahana electrophysiological mivantana amin'ny fitondran-tena gidro. J. Neurosci. 20, 7866-7877 (2015).

  24. 24.

    Watanabe, N., Sakagami, M. & Haruno, M. Ny mari-pamantarana diso momba ny faminaniana valisoa nohatsaraina tamin'ny fifandraisana striatum-amygdala dia manazava ny fanafainganana ny fianarana valisoa azo inoana amin'ny alàlan'ny fihetseham-po. J. Neurosci. 33, 4487-4493 (2013).

  25. 25.

    Di Ciano, P., Cardinal, RN, Cowell, RA, Little, SJ & Everitt, B. Ny fandraisan'anjaran'ny NMDA, AMPA / kainate, ary ny dopamine receptors ao amin'ny nucleus accumbens fototra amin'ny fahazoana sy ny fanatanterahana ny fitondran-tena Pavlovian. J. Neurosci. 21, 9471-9477 (2001).

  26. 26.

    Flagel, SB et al. Andraikitra mifantina ho an'ny dopamine amin'ny fianarana valisoa stimulus. Nature 469, 53-57 (2011).

  27. 27.

    Blough, DS Ny fiantraikan'ny priming, ny fanavakavahana, ary ny fanamafisana ny ampahany amin'ny fotoana fanehoan-kevitra amin'ny fikarohana voromailala. J. Exp. Psychol. Anim. Behav. Process. 26, 50-63 (2000).

  28. 28.

    Matsumoto, M. & Hikosaka, O. Ny karazana dopamine neuron roa dia mampita mazava tsara ny mari-pamantarana fanentanana tsara sy ratsy. Nature 459, 837-841 (2009).

  29. 29.

    Matsumoto, M. & Takada, M. Fanehoan-kevitra miavaka amin'ny famantarana kognitika sy fanentanana amin'ny neurons dopamine midbrain. Neuron 79, 1011-1024 (2013).

  30. 30.

    Watanabe, M. et al. Fihetseham-po amin'ny fitondran-tena maneho ny fanantenana valisoa tsy mitovy amin'ny gidro. Exp. Brain Res. 140, 511-518 (2001).

  31. 31.

    Takikawa, Y., Kawagoe, R. & Hikosaka, O. Ny andraikitry ny neurons dopamine midbrain amin'ny fampifanarahana fohy sy maharitra amin'ny saccades amin'ny sarintany valisoa. J. Neurophysiol. 92, 2520-2529 (2004).

  32. 32.

    Kobayashi, S. & Schultz, W. Ny fiantraikan'ny fahatarana ny valisoa amin'ny valin'ny neurons dopamine. J. Neurosci. 28, 7837-7846 (2008).

  33. 33.

    Enomoto, K. et al. Ny neurons dopamine dia mianatra manodinkodina ny sanda maharitra amin'ny valisoa ho avy. Proc. Natl Acad. Sci. USA 108, 15462-15467 (2011).

  34. 34.

    Lak, A., Nomoto, K., Keramati, M., Sakagami, M. & Kepecs, A. Midbrain Dopamine neurons dia manondro ny finoana ny fahamarinan'ny safidy mandritra ny fanapahan-kevitra. Curr. Biol. 27, 821-832 (2017).

  35. 35.

    Williams, BA & McDevitt, MA Inhibition sy superconditioning. Psychol. Sci. 13, 454-459 (2002).

  36. 36.

    Behrens, TE, Woolrich, MW, Walton, ME & Rushworth, MF Mianara ny lanjan'ny fampahalalana amin'ny tontolo tsy azo antoka. Nat. Neurosci. 10, 1214-1221 (2007).

  37. 37.

    Seymour, B. et al. Ny fizotry ny neural appetitive-aversive mpanohitra dia mifototra amin'ny fianarana mialoha momba ny fanamaivanana fanaintainana. Nat. Neurosci. 8, 1234-1240 (2005).

  38. 38.

    Kim, H., Shimojo, S. & O'Doherty, JP Mahasoa ve ny fisorohana ny voka-dratsy? Ny substrate neural amin'ny fianarana fisorohana ao amin'ny atidohan'olombelona. PLOS Biol. 4, e233 (2006).

  39. 39.

    Syed, EC sy al. Ny fampihorohoroana dia mamaritra ny fametrahana dopamine mesolimbic momba ny valisoa amin'ny hoavy. Nat. Neurosci. 19, 34-36 (2016).

Download references

Fankasitrahana

Ity asa ity dia tohanan'ny MEXT/JSPS Grants-in-Aid for Scientific Research (Kakenhi) Grant isa JP16H06571 sy JP18H03662 ho an'ny MS ) ary ny Programa fiaraha-miasa amin'ny Fikarohana Ati-doha Japoney-Etazonia. Ity fikarohana ity dia tohanan'ny National Bio-Resource Project ao amin'ny National Institute of Physiological Science (NBRP at NIPS) avy amin'ny Japan Agency for Medical Research and Development, AMED. Misaotra an'i Bernard W. Balleine sy Andrew R. Delamater izahay noho ny fanampiany tamin'ny fanoratana ny taratasy.

Fampahalalana ny mpamorona

Affiliations

  1. Institiota Siansa atidoha, Oniversite Tamagawa, 6-1-1 Tamagawagakuen, Machida, Tokyo, 194-8610, Japana

    • Shingo Tanaka
    •  & Masamichi Sakagami

  2. Division of the Humanities and Social Sciences, California Institute of Technology, 1200 E California Blvd, Pasadena, CA, 91125, Etazonia

    • John P. O'Doherty

  3. Computation and Neural Systems, California Institute of Technology, 1200 E California Blvd, Pasadena, CA, 91125, Etazonia

    • John P. O'Doherty

fanomezana

ST, JPO ary MS no namolavola ny andrana. ST dia nanao ny andrana, ary nandinika ny angona. JPO sy MS dia nanadio ny andrana sy ny famakafakana angon-drakitra. ST, JPO ary MS no nanoratra ny sora-tanana.

Mpanoratra manoratra

Correspondence to Masamichi Sakagami.