Litsenyehelo tsa ho fumana meputso li ntlafatsa letšoao la ponelo ea moputso oa "midbrain dopamine neurons" (2019)

Midbrain dopamine neurons e tsejoa ho kenyelletsa liphoso tsa ho profeta moputso (RPE) tse sebelisoang ho ntlafatsa likhakanyo tsa boleng. Mona, re hlahloba hore na lipontšo tsa RPE tse thathamisitsoeng ke li-neuron tsa midbrain dopamine li fetoloa ka litšenyehelo tse lefuoang ho fumana meputso, ka ho rekota ho tsoa ho dopamine neurons ka ho tsoha litšoene nakong ea ho etsa mosebetsi o boima oa saccade. Likarabo tsa dopamine neuron ho li-cues tse bolelang moputso esale pele le ho tlisa meputso li ile tsa eketseha kamora ts'ebetso ea ketso e theko e boima ha e bapisoa le ketso e theko e tlase, ho fana ka maikutlo a hore li-RPE li matlafatsoa kamora ts'ebetso ea ketso e theko e boima. Boemong ba boitšoaro, mekhatlo ea moputso ea khothalletso e ithutoa ka potlako kamora ho etsa ketso e theko e boima ha e bapisoa le ketso e sa bitseng chelete e ngata. Kahoo, tlhaiso-leseling mabapi le litšenyehelo tsa ts'ebetso e sebetsoa tsamaisong ea moputso oa dopamine ka mokhoa o matlafatsang letšoao le latelang la ROP la dopamine, leo ka lehlakoreng le leng le khothalletsang ho ithuta ka potlako ho feta tlasa maemo a theko e phahameng.

Batho le liphoofolo ba khetha moputso o fumanoang ka mor'a ho etsa boiteko bo matla ba ho o fumana ha o bapisoa le moputso o tšoanang ka mor'a ho etsa boiteko bo fokolang^1,2,3. Ho hlalositsoe litlhaloso tse ngata bakeng sa phetho ena joalo ka tokafatso ea boiteko^4,5 le phello e fapaneng⁶, eo boleng bo fetang bona bo hlahisoang ka sephetho se fumanoeng kamora ho sebetsa ka thata. Leha ho le joalo, ho ntse ho sa hlake hore na ts'ebetso ea tlhahisoleseling ea moputso bokong e fetoloa joang ka boiteko bo hlahisitsoeng ho fumana moputso.

Re tsepamisitse maikutlo holima sistimi ea midbrain dopamine, re fuoe karolo ea mokhoa ona ho nts'etsapele mekhoa ea boits'oaro ho fumana meputso^7,8,9. Li-neuron tsa Dopamine li tsejoa ho emela lipontšo tsa ponelo-pele ea moputso (RPE) tse ka nolofalletsang ho ithuta ho bolela esale pele ka moputso ke basal ganglia^{10,11,12,13,14,15,16,17}. Matla a RPE a ipapisitse le boholo, boleng, le boleng ba subjential kapa ts'ebeliso ea moputso^{7,18,19,20,21}. Ho feta moo, ts'ebetso ea dopaminergic e fetoloa ka litšenyehelo le / kapa boiteko^22,23. Motheong ona, re phatlalalitse hore letšoao la dopaminergic RPE le tla fetoloa ka kotloloho ka litšenyehelo tse lefuoang ho fumana moputso. Ho feta moo, hobane lets'oao la RPE le kenella ka mokhoa o kopaneng ho ithuteng mekhatlo ea meputso ea khothatso^24,25,26, re fane ka maikutlo a hore litšenyehelo tse lefuoang ho fumana moputso li tla eketsa lebelo la ho ithuta tsa mekhatlo ea moputso oa khothatso.

Ho leka liteko tsa rona tse kholo, re lekantse boits'oaro le ts'ebetso ea dopaminergic ho litšoene tse peli tsa Japane ha ba ntse ba etsa mosebetsi o boima oa Saccade. Litšoene li sebetsana ka potlako le tjantjello ea ho bolela esale pele ea moputso e hlahisoang ka mor'a ketso e theko e phahameng (HC) ha e bapisoa le eo ka mor'a ketso e theko e tlase (LC). Ts'ebetso ea li-neuron tsa dopaminergic ho li-cue tse bolelang esale pele tsa moputso li eketsoa ka litšenyehelo tse lefuoang. Ntle le moo, lebelo la ho ithuta ho mokhatlo oa moputso oa khothatso le lona le ntlafatsoa ke litšenyehelo tse lefuoang. Ka hona, re fana ka maikutlo a hore litšenyehelo tse lefuoang ho fumana meputso li eketsa lets'oao la RPE ho li-dopamine neurons ka hona li ntlafatsa mekhatlo ea moputso ea khothatso.

Mosebetsi o phahameng oa theko e tlase (HLC)

Ho hlahloba phello ea litšenyehelo tse lefuoang ho boitšoaro le ts'ebetsong ea dopamine neuron, litšoene li entse mosebetsi oa saccade ka maemo a mabeli a litšenyehelo (sa feiga. 1a, bona Mekhoa). Litekong tsa HC, litšoene kapele li ile tsa etsa selallo ho sepheo sa tsona mme tsa se shebella ntle le ho bua nako e telele (sa feiga. 1b; mela e tala). Ho fapana le seo, litekong tsa LC litšoene li ile tsa qamaka ka bolokolohi pele li itokisetsa nako e khuts'oane (sa feiga. 1b, mela e pherese). Hobane ho lula litulong tse telele ho le thata ho litšoene, ba ile ba etsa liphoso tse ngata nakong ea ho lieha ha liteko tsa HC (sa feiga. 1c). Ho laola phapang e ka bang teng lipapatsong tse ka bang teng lipakeng tsa liteko tsa HC le liteko tsa LC, re kentse libaka tse qobelloang karolong e 'ngoe ea liteko tsa LC ho lekanya litefiso tsa katleho le moputso pakeng tsa mefuta ea liteko (sa feiga. 1d).

Mosebetsi oa sacLC oa HLC. a Mosebetsi oa ho koala HLC. Lits'oants'o tsa litšenyehelo (C cue) li bontšitse boholo ba boiteko bo neng bo hlokahala ho fihlela moputso o ka bang teng. Ho ne ho hlokahala tokiso e telele ka nako ea ho lieha litekong tse theko e phahameng. Tlhahiso ea moputso (R cue) e bontša hore na litšoene li ka fumana moputso kapa che. b Nako ea nako ea karolo ea mahlaseli ka nako ea ho lieha. Li-panels tse kaholimo le tse ka tlase li bonts'a li-angles tse sephara le tse otlolohileng, ka ho latellana. Lithane tse tala le tse pherese li bonts'a lehlakore la mahlo ka liteko tse theko e phahameng (liteko tsa 50 phaneleng ka ngoe) le litekong tsa theko e tlase (liteko tsa 50 phaneleng ka ngoe), ka ho latellana. c Palo ea liphoso nakong ea ho lieha ho liteko tse theko e phahameng le tse theko e tlase (**P < 0.01; e mehatla e 'meli t tlhahlobo; t₆₇ = 8.8, P = 4.8 × 10^-15, n = 68 bakeng sa Monkey P; t₈₃ = 26.6, P ≈ 0, n = 84 bakeng sa Monkey S). Li-circular tse ntšo le mekoallo ea liphoso li bonts'a moelelo le SEM d Sekhahla sa katleho litekong tse theko e phahameng le tse theko e tlase (li-tai-para tse peli t tlhahlobo; t₆₇ = 0.51, P = 0.61, n = 68 bakeng sa Monkey P; t₈₃ = 0.79, P = 0.43, n = 84 bakeng sa Monkey S). e RTs ho litheko tsa litšenyehelo (**P <0.01; e mehatla e 'meli t tlhahlobo; t₆₇ = 20.4, P ≈ 0, n = 68 bakeng sa Monkey P; t₆₉ = 2.0, P = 1.2 × 10^-3, n = 70 bakeng sa Monkey S). f RTs ho litheko tsa moputso (**P <0.01; e mehatla e 'meli t tlhahlobo; Monkey P (n = 68): HC + khahlanong le LC +, t₆₇ = 3.5, P = 9.2 × 10^-4; HC− vs LC−, t₆₇ = 24.5, P ≈ 0; HC + khahlanong le HC−, t₆₇ = 21.6, P ≈ 0; LC + khahlanong le LC−, t₆₇ = 28.5, P ≈ 0; Tšoene S (n = 70): HC + khahlanong le 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 + khahlanong le LC−, t₆₉ = 5.9, P = 1.1 × 10^-7)

Setšoantšo se felletseng

Litsenyehelo tse lefuoang li eketsa boleng ba litekanyetso tse boletsoeng esale pele tsa moputso

Ho fumana bopaki bo felletseng ba phapang pusong e kholo ea ts'ebetso ea monkey, re ile ra leka liteko tsa litšoene (RTs). Haholo-holo re ne re lebelletse hore haeba litšoene li abela mofuta o le mong oa boleng bo phahameng ho feta o mong, li lokela ho bonts'a RTs e potlakileng bakeng sa khetho e ratoang haholo²⁷. Ha li-RTs li bapisoa pakeng tsa litšenyehelo tsa theko, litšoene ka bobeli li bontšitse RTs e potlakileng ho LC ha e bapisoa le HC cue (sa feiga. 1e), e bonts'a khethollo e hlakileng bakeng sa boemo ba LC. Ha li-RTs li bapisoa pakeng tsa meputso ea meputso, litšoene ka bobeli li bontšitse RTs e potlakileng ea ho putsa (R +) likhakanyo ho feta ho se na moputso (R−) cue (sa feiga. 1f), ho bonts'a hore ba rata likhetho tsa R + ho R−. Ntle le moo, litšoene ka bobeli li bontšitse RTs e potlakileng ho R_HC+ cue bapisoa le R_LC+ cue le R_HC- cue bapisoa le R_LC- cue (sa feiga. 1f), ho bonts'a hore ba ananetse moputso o fetang oa ho tseba moputso ho HC ha o bapisoa le boemo ba LC.

Ntle le moo, re kenyelelitse liteko tsa boikhethelo mosebetsing oa HLC oa ho khetha liteko tse fetang lipakeng tsa litšoene (tlatsetso ea feiga. 1a). Litšoene li ikhethile ka mokhoa o ikhethileng oa CC ha li khetha pakeng tsa litšenyehelo tsa theko (tlatsetso ea feiga. 1b). Monkey S e ile ea khetha R_HC+ cue ha o etsa mosebetsi oa khetho pakeng tsa R_HC+ le R_LC+ Cue, empa ha ho khethollo pakeng tsa R_HC- le R_LC- li-cices (Mofuta oa tlatsetso. 1c, d). Ho fapana le moo, monkey P e bontšitse hore ha ho khethollo e fetang pakeng tsa R_HC+ le R_LC+ li-cices, empa leha ho le joalo li ile tsa khetha R_HC- cue ha u khetha pakeng tsa R_HC- le R_LC- li-cices (Mofuta oa tlatsetso. 1c, d).

Liphetho tsa electrophysiological mosebetsing oa HLC saccade

Re tlaleha ts'ebetso ea unit e le 'ngoe ho tsoa ho li-neuron tse fumanehang ka har'a substantia nigra pars compacta (SNc) le sebaka sa ventral tegmental (VTA) nakong ea mosebetsi oa HLC saccade. Re supile 70 dopamine neuron ka nqane ho litšoene tse peli (tlatsetso ea feiga. 2a; Li-neurons tsa 18 le 52 tse tsoang ho Monkey P le S, ka ho latellana). Tlhahlobo ea nalane e netefalitse li-neuron tse neng li le ka har'a SNc / VTA (tlatsetso ea feiga. 2b).

Ho sa feiga. 2, re bontša tšebetso ea moemeli oa dopamine neuron. Neuron ena e bontšitse ts'ebetso e ikhethileng ho LC cue, le ts'ebetso ea phasic kapa khatello ea moputso (R_HC+ le R_LC+) kapa ha ho na mekhabo ea moputso (R_HC- le R_LC-), ka ho latellana (sa feiga. 2, Mofuta oa tlatsetso. 3). Monyako o boetse o bonts'itse ts'ebetso ea phasic ho moputso o sa lebelloang hammoho le khatello ea phasic ha a arabela ts'usumetsong e tsosang takatso, moea o sa lebelloang oa moea (feiga. 2, phanele e nepahetseng). Ntle le moo, neuron e bontšitse ho ikokobelletsa taolo ea qalo empa ea se ke ea arabela karabelo ea moputso. Palo ea baahi bohle ba dopamine neurons eo re e tlalehileng kaofela e bonts'itse likarabo tse ts'oanang ho cue ea pele le phano ea moputso (tlatsetso ea feiga. 4a, b). Mosebetsing oa HLC saccade, litšenyehelo li ile tsa lefelloa pele ho fumana moputso. Hobane litšenyehelo tse boletsoeng esale pele li fokolitse tšebetso ea dopamine neuron^22,23, likarabo tsa dopamine neuron li ne li tla hatelloa nakong ea tlhahiso ea cue¹⁶.

Ketsahalo ea moemeli oa dopamine neuron mosebetsing oa HLC saccade. Mesebetsi ea methapo ea Spike (e kentsoeng tšebetsong ea mosebetsi oa Gaussian) le liratso tsa raster li hokahantsoe le nako ea kemiso ea ho qala, theko ea cue (C cue), sepheo sa ho lokisa, tefo ea moputso (R cue), le beep. 'Mala o mong le o mong o emela boemo (mosehla: HC +, botala: HC−, pinki: LC +, cyan: LC−), ka ho latellana. Linako tsa ho qala ha saccade li bontšoa ke lifapano tse putsoa. Likarabo tsa dopamine neurons ho moputso o sa lebelloang kapa moea-puff li boetse li hlahisoa ka phanele e nepahetseng (khubelu: moputso o sa lebelloang, bolou: moea o sa lebelloang)

Setšoantšo se felletseng

Tlhahisoleseling ea dopamine neurons khoutu mabapi le moputso le litšenyehelo

Li-neuron li ile tsa arabela ka mokhoa o phollotsoeng ho cC cue, empa ha e ea ka matla ho HC cue (sa feiga. 3a, b). Likarabo tse ileng tsa tsosoa molemong oa litšenyehelo tsa litšenyehelo li bonts'itse karabelo e nyane ho HC cue ho feta tlhahlobo ea LC (liteko tsa maemo a mabeli tse saennoeng tsa Wilcoxon, P <3.2 × 10^-4, n = 70). Re lekantse litlamorao tsa litšenyehelo tse boletsoeng esale pele likarabo tsa methapo ea kutlo re sebelisa tlhahlobo ea "receiver operating character" (ROC). Kabo ea sebaka se ka tlasa mothinya oa ROC (auROC) e ne e le <0.5 (sa feiga. 3c; teko e saennoeng ea maemo a mabeli ea Wilcoxon; P = 5.4 × 10^-4, n = 70), ho bontša hore likarabo tsa maikutlo a HC li ne li le nyane ho feta tsa LC cue. Litsenyehelo tse boletsoeng esale pele li fumanoe li fokotsa ts'ebetso ea dopamine neuron, e lumellanang le liphetho tsa rona^22,23. Ntle le moo, palo ea li-dopamine neurons e bontšitse ts'ebetso e kholo ho CC cue ha e sa bonts'e khatello e kholo ho HC cue (tlatsetso ea feiga. 4c, d). Liphetho tsena li fana ka tlhahiso ea hore dopamine neurons khoutu e kopanye tlhahisoleseling mabapi le moputso le litšenyehelo ka nako ea tlhahiso ea cue.

Dopamine likarabo tsa neuron ho litšenyehelo tse theko e phahameng. a Karabelo ea moemeli oa dopamine neuron ho litefiso tsa litšenyehelo. Mesebetsi ea bongata ba li-spike e baliloe ho tloha ts'ebetsong e tloaelehileng ea dopamine neuron e tlalehiloeng ho tsoa ho monkey P. Mehala e mebala e bontša ts'ebetso ea bongata ba li-spike le matheba a mebala a bonts'a nako ea spike. Mebala e tala le e pherese e supa ts'ebetso litekong tse theko e phahameng le tse theko e tlase, ka tatellano. Mohala o tsepameng o bonts'a nako ea tlhahiso ea cue ea litšenyehelo. Sebaka se 'mala o moputsoa se bontša nako ea ho bala sekhahla sa ho thunya e le karabelo ea maemo. b Ts'ebetso e atamelaneng ea palo ea batho ea lisele tsa dopamine e tlalehiloeng ho tloha ho monkey P ho ea ho maemo a teng. Mehala e tiileng mela e thelelitsoeng e emetse ho bolela le SEM, ka ho latellana. c Kabo ea libaka tse tlasa li-ROC ho hlakola phello ea litšenyehelo tse boletsoeng karabong ea methapo ea kutlo ho cue. Likwere tse tlatsitsoeng le mekoloko e bulehileng e bonts'a data ho tsoa ho monkey P le S, ka ho latellana. Motsu oa motsu o bonts'a mokena-lipakeng oa auROC (0.47). d, g Likarabo tsa moemeli oa mofuta oa bohlokoa oa khothalletso oa dopamine neuron (d) kapa salience mofuta dopamine neuron (g) ho moputso o sa lebelloang kapa moea oa ho hula. Li-curves tse khubelu le tse putsoa li bonts'a karabelo ho moputso o sa lebelloang le moea o sa lebelloang, ka ho latellana. Mohala o otlolohileng o bonts'a nako ea moputso o sa lebelloang kapa phallo ea moea-puff. Likhetla tse khubelu le tse putsoa li bontša nako ea ho bala sekhahla sa ho thunya e le karabelo ea moputso o sa lebelloang kapa moea oa ho hula moea. e, h Ketsahalo e atolositsoeng ea palo ea batho ea mofuta oa bohlokoa oa li-dopamine neurons (e) kapa salience mofuta dopamine neurons (h) ho moputso o sa lebelloang kapa moea oa ho hula. f, i Tsamaiso ea li-auroC e baloa ho tsoa ho mofuta oa bohlokoa oa li-dopamine neurons (f) kapa salience mofuta dopamine neurons (i). Lihlooho tsa metsu li supa lipakeng tsa li-auROC (f 0.48; i 0.46)

Setšoantšo se felletseng

Li-subtypes tse peli tse ikhethileng tsa li-neurop tsa dopamine li kile tsa hlalosoa pele: boleng bo susumetsang le li-neurons tsa salience^28,29. Re fumane bopaki ho palo ea rona ea dopamine neuron ea mekhoa ea karabelo e lumellanang le li-subtypes ka bobeli. Boleng ba mofuta oa li-neurons bo bontšitse khatello ea phasic ho moea o fokolisang moea oa ho hula moea (feiga. 3d, e). Ka lehlakoreng le leng, methapo ea kutlo ea sefahleho e bonts'itse ts'ebetso ea phasic ho mofetoheli ea hloileng (Fig. 3g, h). Ho lula ha nako e telele tekong ea HC le hona ha ho monate ebile ha ho monate; ka hona, ho ka etsahala hore li-subtypes tse peli tsa dopamine li bonts'e mekhoa e fapaneng ea karabelo ho litheko tsa maemo a theko. Haeba dopamine neurons e emela ho hlohlona le litšenyehelo ka mokhoa o ts'oanang, joale li-neurons tsa boleng li lokela ho bonts'a ts'ebetso e fokotsehileng ho cc ea HC ka lebaka la ho tsitlalla ha eona. Ka lehlakoreng le leng, li-neurons tsa salience li lokela ho eketseha ts'ebetsong ho HC cue hobane li boetse li eketseha ho susumetsa ho sa thabiseng. Leha ho le joalo, likarabo tse ileng tsa hlakisoa tsa mefuta e 'meli ea li-neuron li ne li le nyane ho cC ea HC ha li bapisoa le tlhahlobo ea LC cue (liteko tse peli tse saennoeng tsa Wilcoxon; P = 0.021, n = 41 le P = 0.0044, n = 29 bakeng sa boleng le mefuta ea boiphihlelo, ka ho latellana), le tlhahlobo ea ROC e bonts'itse likarabo tse nyane ho HC ha e bapisoa le leseli la LC ka likaroloana tse peli (sa feiga. 3f, i; teko e saennoeng ea maemo a mabeli ea Wilcoxon; P = 0.030, n = 41 le P = 0.0058, n = 29 bakeng sa boleng le mefuta ea botsitso, ka ho latellana). Kahoo, litšenyehelo tse boletsoeng esale pele li fokotsa tšebetso ho li-subtypes tsa dopamine neurons. Liphetho tsena li bonts'a hore tlhaiso-leseling e theko e sebetsoa ke li-neuron tsa dopamine ka tsela e fapaneng ka mokhoa o fapaneng le oa boiphetetso.

Mosebetsing oa HLC saccade, re kentse ho ntša mpa ka likhoka karolong ea liteko tsa LC ho lekanya sekhahla sa katleho le monyetla oa moputso lipakeng tsa mefuta ea liteko. Ts'ebetso ena e ekelitse ho se ts'oanehe ha ho fumana moputso kapa kotsi ea ho se fumane moputso maemong a LC. Ka hona, ts'ebetso e phahameng ea li-dopamine neurons le litšoene tse eketsehileng tsa boleng bakeng sa LC ka lebaka la HC e ka bakoa ke phapang ea kotsi kapa ho se ts'oanehe lipakeng tsa maemo a theko. Leha ho le joalo, ha rea ​​fumana kamano lipakeng tsa palo ea batho ba ntšang mpa ka mokhoa o qobelloang le phapang ea li-RTs (Tlatsetso ea Fig. 5a, b), mme re fumane khokahano e nepahetseng lipakeng tsa palo ea ba qobelloang ho tsoa mahaeng le auroC (Tlatsetso ea Tlatsetso. 5c). Re boetse re bapisitse likarabo tsa dopamine ho litheko tsa litšenyehelo ka mor'a ho emisoa ka tlung ka mor'a liteko tse nepahetseng, empa ha re fumana karohano maemong ohle a theko (Supplementary Fig. 5d). Liphetho tsena li bonts'a hore palo ea batho ba qobelloang ho tsoa maemong a LC ha e hlalose ho eketseha ha boleng kapa ts'ebetso e ntlafalitsoeng ea dopaminergic ho LC cue.

Ho eketsa likarabo tsa dopamine ho putsa cue ka litšenyehelo tse lefiloeng

Li-neurons tse rekotiloeng tsa dopamine li fumanoe li bonts'a ts'ebetso ea phasic le khatello ea ho putsa mme ho se na mekhoa e boletsoeng esale pele ea moputso, ka ho latellana (Fig. 2). Ka mor'a moo, re ile ra hlahloba hore na likarabo tsena li fetotsoe ke litšenyehelo tse bileng teng pele. Mohlala oa neuron e emelang le li-neurons tse atamelaneng le baahi tse bonts'ang ts'ebetso e kholo ho R_HC+ cue ho feta R_LC+ Tlhahiso e bontšoa ho Setšoantšo 4a le b, ka ho latellana. (teko ea boemo bo saennweng ea Wilcoxon ea mehatla e 'meli; P = 7.4 × 10^-5, n = 70). Kabo ea auROCs e ne e le> 0.5, e bonts'a karabelo ho R_HC+ cue e ne e le kholo ho feta R_LC+ cue (sa feiga. 4c; teko e saennoeng ea maemo a mabeli ea Wilcoxon; P = 1.4 × 10^-4, n = 70). Liphetho tsena li bonts'a hore karabelo ho polelo ea ho lepa moputso maemong a HC e kholo haholo ho feta boemo ba LC. Ka hona, liphuputso tsa rona li fana ka maikutlo a hore letšoao le letle la RPE le emeloang ke dopamine neurons le eketsoa ke litšenyehelo tse kileng tsa ba teng pele.

Dopamine likarabo tsa neuron ho putsa likotsi. a Karabelo ea neuron ho li-R +. Mesebetsi ea methapo ea spike e ne e baloa ho tloha ts'ebetsong ea dopamine neuron e tlalehiloeng ho tsoa ho monkey P. Litaelo tse mebala le matheba li bontša letsoalo la spike le nako ea spike, ka ho latellana. Mebala e putsoa le e pinki e bonts'a ts'ebetso litekong tse theko e phahameng le tse theko e tlase, ka ho fapana. Mohala o otlolohileng o bonts'a nako ea tlhahiso ea R + cue. Sebaka se 'mala o moputsoa se bontša nako ea ho bala sekhahla sa ho thunya e le karabelo ho litheko. b Ketso ea karolelano ea baahi ea li-dopamine neurons tse tlalehiloeng ho tloha ho monkey P ho ea ho R + cues. Mela e tiileng le mela e phunyeletsoeng e emela moelelo le SEM, ka ho latellana. c Ho ajoa ha li-COO bakeng sa ho hlakola phello ea litšenyehelo tse lefuo karabong ea methapo ho li-R +. Likwere tse tlatsitsoeng le mekoloko e bulehileng e bonts'a data ho tsoa ho monkey P le S, ka ho latellana. Sehlooho sa motsu se bonts'a mahareng a auROCs (0.53). d Karabelo ea moemeli litabeng tsa R−. Mebala e putsoa le ea cyan e bontša liteko tse theko e phahameng le tse theko e tlase, ka ho tšoanang. Mohala o emeng o supa nako ea nehelano ea R− cue. e Ts'ebetso e atamelaneng ea baahi ea lisele tsa dopamine tse tlalehiloeng ho tloha ho monkey P ho ea ho R−. f Kabo ea li-auroC ho hlakisa phello ea litšenyehelo tse lefuoang karabong ea methapo ea kutlo ho li-R−. Motsu oa motsu o bonts'a mosireletsi oa auROC (0.50)

Setšoantšo se felletseng

Li-neurop tsa dopamine li boetse li bontšitse khatello ea phasic ho li-R− cues (sa feiga. 4d, e). Leha ho le joalo, likarabo tsa dopamine neurons ho li-R− li ne li sa bonts'e phapang ea bohlokoa e le ts'ebetso ea litšenyehelo tse entsoeng (tlhahlobo ea maemo a mabeli e saennoeng ea Wilcoxon; P = 0.25, n = 70), mme tlhahlobo ea ROC ha ea ka ea senola bopaki bofe kapa bofe ba leeme phetisong ea karabelo (sa feiga. 4f; Teko ea boemo bo phahameng ba Wilcoxon, P = 0.35; n = 70). Kahoo, litšenyehelo tse lefuoeng ha lia ka tsa bontšoa ho lets'oao le fosahetseng la RPE le hlahisitsoeng ke lits'oants'o tse sa lebelloang. Sena se ka bakoa ke phello ea mokatong: ts'ebetso e ikhethileng ea dopamine neuron e tlase (ho pota 5 Hz); mme ka lebaka leo ho kanna ha se be le mefuta e lekaneng ea matla ho kholisa ka mokhoa o lekaneng phapang efe kapa efe ea litšenyehelo tse sebelisitsoeng bakeng sa karabelo e mpe ea RPE (Setšoantšo sa feiga. 4d, e).

Re boetse ra hlahloba sephetho sa litšenyehelo tse lefuoang ho litefiso tsa moputso bakeng sa boleng le sesose mofuta oa dopamine neurons ka thoko, empa mefuta ka bobeli ea dopamine neurons e bontšitse mokhoa o tšoanang oa karabelo (Supplementary Fig. 6a-h). Ka hona, litšenyehelo tse lefuoang li bontša phello e ts'oanang karabong ea ho putsa li-cue ka boleng ba mofuta oa li-dopamine neurons.

Nako e nepahetseng ea litšoene e ne e se khafetsa empa e fapane ho ea ka liteko (sa feiga. 1b). Ka hona, ho ne ho ka etsahala hore likarabo tsa dopamine ho litefiso tsa moputso li fetoletsoe ka nako ea netefatso ea tlhahlobo motheong oa liteko. Leha ho le joalo, ha rea ​​ka ra fumana khokahano ea bohlokoa pakeng tsa bona bakeng sa theko e 'ngoe le e' ngoe ea moputso (tlatsetso ea feiga. 7a-d). Ntle le moo, li-RT ho cue cue li ne li boetse li fetoloa ka maemo le litšenyehelo tsa moputso (sa feiga. 1f). Monyetla o mong ke hore likarabo tsa dopamine neurons li ka hlalosoa ke RTs ho litheko tsa moputso mothatong oa liteko. Leha ho le joalo, ha rea ​​ka ra fumana khokahano ea bohlokoa pakeng tsa RTs le likarabo tse tloaelehileng tsa dopamine ho li-cues tsa moputso (Supplementary Fig. 7e-h). Liphetho tsena li fana ka maikutlo a hore likarabo tsa dopamine ha lia ikemisetsa ho li-RT ka bobeli le liteko tsa ho lula tekong e 'ngoe le e' ngoe, leha ho le joalo li fetoloa ka bongata ba litšenyehelo tse hlokahalang le moputso o lebelletsoeng o ikemiselitseng mofuta o mong le o mong oa liteko.

Ntle le moo, ho a khonahala hore mahae a qobelloang maemong a LC a hlahisitse litakatso tsa litšoene hammoho le ts'ebetso e ntlafalitsoeng ea li-dopamine neurons ho fihlela moputso oa boemo ba HC. Ha ho le joalo, palo ea likamo tse qobelloang e lokela ho tsamaisana le thatohatsi le boemo ba ts'ebetso e ntlafalitsoeng. Leha ho le joalo, palo ea likamo tse qobelloang ha e na litlamorao ho khethoeng ha litšoene kapa ts'ebetsong ea li-dopamine neurons ho li-cues tsa moputso (Supplementary Fig. 8). Ka hona, RTs tse potlakileng le likarabo tse phahameng tsa DA ho R_HC+ cue ho feta R_LC+ cue ha e hlahe ka lebaka la ho kenngoa ha mokotla o qobelloang maemong a LC.

Lits'enyehelo tse kentsoeng li eketsa likarabo tsa dopamine ho phallela moputso

Karabelo ea li-neurop tsa dopamine ho li-R + li lokela ho tsoa karabelong ea moputso ka boeona, hobane li-dopamine neurons li fetola karabelo ea tsona litheko tse boletsoeng esale pele tsa meputso e amanang le mokhatlo oa moputso oa khothatso.^8,30. Ka hona, re ne re lebelletse hore dopamine neurons e tla bonts'a ntlafatso ea karabelo e lefelloeng ea tefo ho tlisa phano ea phano. Ho lekanya tšebetso ea dopamine neuron ho phumants'o ea moputso, litšoene li ile tsa etsa mosebetsi o sa tsitsang oa HLC ka mekhoa e 'meli ea meputso e sa sebetseng (sa feiga. 5a). Hobane meputso e tlisitsoe halofong ea tlhahiso ea meputso, meputso ha ea ka ea bolela ka nepo kapa ka mokhoa o fapaneng. Sena se ne se etsoa ho eketsa karabelo ea dopamine neuron ho amohelang moputso (o sa lebelloang), e le ho eketsa kutloisiso ea rona ea ho lemoha modumo ho arabeloeng ha li-neuron e le ts'ebetso ea litšenyehelo tse felisitsoeng.

Mosebetsi o sa tsitsang oa HLC. a Mosebetsi o sa tsitsang oa HLC. Mosebetsing ona, ho sebelisitsoe meputso e sa tsitsang ea moputso, eo ho eona meputso e ileng ea tlisoa 50% ea nako ho sa tsotelehe hore na ho ne ho fanoa ka sesebelisoa sa mofuta ofe. b RTs ho litheko tsa litšenyehelo litekong tse theko e phahameng le tse theko e tlaase. Ke monkey P feela e bonts'itseng RT e potlakileng ho CC cue ho feta HC cue (**P <0.01; e mehatla e 'meli t tlhahlobo; t₄ = 9.0, P = 8.5 × 10^-4, n = 5 bakeng sa tšoene P; t₁₈ = 1.4, P = 0.19, n = 19 bakeng sa tšoene S). Li-circular tse ntšo le mekoallo ea liphoso li bonts'a moelelo le SEM c Li-RTs ho moputso li fana ka liteko tse theko e phahameng le tse theko e tlaase. Ha ho na phapang ho RTs ho litheko tsa moputso pakeng tsa maemo a theko e phahameng le a theko e tlase (marikhoe a mabeli a marang-rang t tlhahlobo; t₄ = 0.97, P = 0.39, n = 5 bakeng sa tšoene P; t₁₈ = 0.99, P = 0.39, n = 19 bakeng sa tšoene S)

Setšoantšo se felletseng

Ha li-RTs li bapisoa pakeng tsa litšenyehelo tsa litšenyehelo, monkey P e bontšitse RT e potlakileng ho CC cue ho feta HC cue (sa feiga. 5b). Ha ho na phapang ho RTs ho litefiso tsa moputso pakeng tsa boemo ba HC le LC ho tšoeneng ea monkey (sa feiga. 5c).

Mosebetsing o sa tsitsang oa HLC, li-dopamine neurons li bontšitse ts'ebetso e itekanetseng ho LC cue empa ha ea ka ea arabela meputsong ea meputso hobane li ne li sa putse moputso esale pele (sa feiga. 6a). Ho pholletsa le sechaba, likarabo tse hlakisitsoeng li ne li le nyane ho HC ho feta LC cue (sa feiga. 6b; teko e saennoeng ea maemo a mabeli ea Wilcoxon; P = 2.7 × 10^-3, n = 19), 'me litlhahlobo tsa ROC li bonts'itse likarabo tse nyane ho maikutlo a HC (sa feiga. 6c; teko e saennoeng ea maemo a mabeli ea Wilcoxon; P = 5.5 × 10^-3, n = 19). Karabelo ea methapo ea mali ha ho fanoa ka moputso maemong a HC e ne e le kholo ho feta LC (Fig. 6d; teko e saennoeng ea maemo a mabeli ea Wilcoxon; P = 0.036, n = 19). Kabo ea li-auROC e ne e le> 0.5 e bonts'a karabelo e kholo ea phano ea moputso ho HC mabapi le liteko tsa LC (Fig. 6e; teko e saennoeng ea maemo a mabeli ea Wilcoxon; P = 0.049, n = 19). Liphetho tsena li bontša hore karabelo ea phano ea moputso e matlafalitsoe tekong ea HC le hore litšenyehelo tse lefuoang li eketsa lets'oao le letle la RPE ha ho fanoa ka moputso.

Karabelo ea dopamine neuron ho nehelano ea moputso. a Moemeli oa dopamine neuron mosebetsing o sa tsejoeng oa HLC. 'Mala o mong le o mong o emela maemo (mosehla: HC +, botala: HC−, pinki: LC +, cyan: LC−). Linako tsa ho qala ha saccade li bontšoa ke lifapano tse putsoa. Likarabo tsa dopamine neuron ena ho moputso o sa lebelloang le moea-puff li boetse li bonts'oa ka phanele e nepahetseng (khubelu: moputso o sa lebelloang, bolou: moea o sa lebelloang). b Ketso ea karolelano ea baahi ea li-dopamine neurons tse tlalehiloeng ho tsoa ho monkey S ho ea maemong a boemo. Mebala e tala le e pherese e supa ts'ebetso litekong tse theko e phahameng le tse theko e tlase ka ho latellana. Mela e tiileng le mela e phunyeletsoeng e emela moelelo le SEM, ka ho latellana. Sebaka se 'mala o moputsoa se bontša fensetere ea nako ea ho bala sekhahla sa ho thunya e le karabelo maemong a teng. c Tsamaiso ea li-auroC ho hlakisa phello ea litšenyehelo tse boletsoeng esale pele karabong ea li-neuronal ho litheko tsa litšenyehelo. Likwere tse tlatsitsoeng li bonts'a data e tsoang ho monkey P (n = 3) le masakana a bulehileng a bonts'a data ho tsoa ho monkey S (n = 16). Hlooho ea motsu e bonts'a bohareng ba auROC (0.44). d Ts'ebetso e atamelaneng ea palo ea batho ea lisele tsa dopamine e tlalehiloeng ho tloha ho monkey S ho isa phepelong. Mebala e putsoa le e pinki e bonts'a ts'ebetso litekong tse theko e phahameng le tse theko e tlase, ka ho fapana. Sebaka se 'mala o moputsoa se bontša fensetere ea nako ea ho bala sekhahla sa ho thunya e le karabelo ho nehelano ea moputso. e Tsamaiso ea li-auroC ho hlakisa phello ea litšenyehelo tse lefuoang karabong ea neuronal ho phumants'o ea moputso. Motsu oa motsu o bonts'a mosireletsi oa auROC (0.55)

Setšoantšo se felletseng

Ntle le moo, re bapisitse likarabo tsa dopamine kamora ho ba sieo ha moputso. Li-auROC ha lia ka tsa bontša kabo ea khethollo, ho bontša hore litšenyehelo tse lefuoang ha li na phello ho li-RPE tse mpe ka nako ea sephetho (Supplementary fig. 9a). Li-neuroplop tsa dopamine ha li bontše phapang pakeng tsa likarabo ho R_HC le R_LC li-cue (Mofuta oa tlatsetso. 9b).

Litsenyehelo tse sa sebetseng li ntlafatsa lebelo la ho ithuta

Kaha li-RPE tsa ho fana ka moputso li eketsoa ka litšenyehelo tse lefshoang, tlasa mohopolo oa hore li-RPE li kentse letsoho ka kotloloho ho fapakaneng thuto ea moputso, re ne re lebelletse hore li-RPE tse ntlafalitsoeng li tla bonahala moetlong oa ho ithuta ka lebelo le ntlafalitsoeng la ho ithuta²⁴. Ho lekola sephetho sa litšenyehelo tse lefelletsoeng tsa ho ithuta, litšoene li ile tsa etsa tlhahlobo ea HLC (sa feiga. 7a; bona Mekhoa). Mosebetsing ona, mekhoa e 'meli ea moputso (R + le R−) e hlahisitsoe ka nako e le ngoe' me litšoene li tlameha ho khetha e le 'ngoe. Re lekantse litefiso tsa katleho mme re putsa menyetla lipakeng tsa mefuta ea liteko (tse nang le marang-rang a mabeli t tlhahlobo; t₄₈ = 0.15, P = 0.89, n = 49 bakeng sa tšoene P; t₈₅ = 1.2, P = 0.25, n = 86 bakeng sa tšoene S). Ha li-RTs li bapisoa le litefiso tsa litheko, litšoene ka bobeli li bonts'itse li-RTs ho LC cue ka potlako ho feta mohopolo oa HC (sa feiga. 7b; lipara tse peli-tair t tlhahlobo; t₄₈ = 12.9, P ≈ 0, n = 49 bakeng sa tšoene P; t₈₅ = 3.4, P = 9.4 × 10^-4, n = 86 bakeng sa tšoene S). Ha monkey S e bapisa li-RTs le meputso, e bonts'a li-RTs ka potlako ho HC ho feta boemo ba LC (Fig. 7c; lipara tse peli-tair t tlhahlobo; t₄₈ = 1.3, P = 0.19, n = 49 bakeng sa tšoene P; t₈₅ = 2.8, P = 6.8 × 10^-3, n = 86 bakeng sa tšoene S). Ha ho bapisoa li-RTs nakong ea halofo ea pele le ea morao-rao ea thuto ka thoko, li-RTs ho LC cue li ne li potlakile ho feta tsa HC nakong ea pele (Supplementary Fig. 10ale halofo ea ho qetela ea thupelo (Tlatsetso ea feiga. 10c). Ho fapana le moo, li-RTs tsa monkey S ho teba ea moputso maemong a HC li ne li potlakile ho feta boemo ba LC nakong ea halofo ea ho qetela ea karolo (Supplementary Fig. 10d) empa eseng halofo ea pele (Supplementary Fig. 10b).

Mosebetsi oa ho hlahloba oa HLC. a Mosebetsi oa ho hlahloba oa HLC. Mosebetsing ona, litšoene li ile tsa tlameha ho khetha lipakeng tsa R + le R−, tse neng li etsoa ka mokhoa o sa reroang thutong ka ngoe ea ho ithuta. Haeba ba khetha R + cue ba ka fumana moputso mme haeba ba khetha R− cue ba ke ke ba fumana moputso. b RTs ho litheko tsa litšenyehelo litekong tse theko e phahameng le tse theko e tlaase. Litšoene li bontšitse RTs e potlakileng ho cue ea theko e tlase (**P < 0.01; e mehatla e 'meli t tlhatlhobo). Li-circuits tse ntšo le mekoallo ea liphoso li bonts'a li-mean le SEM. c Li-RTs ho moputso li fana ka liteko tse theko e phahameng le tse theko e tlaase. Monkey S e bonts'a li-RTs tse potlakileng ho li-cue tsa moputso tse maemong a theko e phahameng haholo

Setšoantšo se felletseng

Mosebetsing oa ho hlahloba oa HLC, mekhoa ea moputso e ile ea hlahisoa ka mokhoa o sa reroang thutong ka ngoe ea ho ithuta. Ka hona, litšoene li ne li tlameha ho ithuta kamano lipakeng tsa meputso le meputso molemong o mong le o mong. Ha liteko li ntse li tsoela pele nakong ea thuto, litšoene li ile tsa khetha li-R + khafetsa maemong ohle a theko. 8a). Ho hlakisa lebelo la ho ithuta, re lekanya tšebetso e eketsehang ea data, e kenyelletsang likarolo tse peli tsa mahala, a 'me b, e bonts'a botebo ba kharafu le sehlaba, ka ho latellana (tlatsetso ea feiga. 11a, b). Karolelano ea log har'a lipakeng tsa methapo ea methapo (log a_HC/a_LC) e ne e le kholo haholo ho feta zero e bonts'a paramente e kholo ea HP ho feta liteko tsa LC (sa feiga. 8b; tse peli-tailing t tlhahlobo; t₄₈ = 2.1, P = 0.042, e bolelang = 0.58, n = 49 bakeng sa tšoene P; t₈₅ = 2.5, P = 0.013, e bolelang = 0.19, n = 86 bakeng sa tšoene S). Karolelano ea "log" lipakeng tsa mekhahlelo ea sehlaba (log b_HC/b_LC), e ne e sa fapana le zero e bonts'ang phapang lipakeng tsa maemo a theko (sa feiga. 8c; tse peli-tailing t tlhahlobo; t₄₈ = 0.76, P = 0.45, e bolelang = -0.0024, n = 49 bakeng sa tšoene P; t₈₅ = 0.56, P = 0.58, e bolelang = 0.010, n = 86 bakeng sa tšoene S). Liphetho tsena li bonts'a hore lebelo la ho ithuta le potlakile litekong tsa HC. Ka mor'a moo, re ile ra etsa mohlala oa li-curve tsa ho ithuta re sebelisa mofuta oa matlafatso (RL) (bona Mekhoa). Moetso ona o kenyelletsa mekhahlelo ea sekhahla sa ho ithuta (α_HC 'me α_LCle litefiso tsa ho phenya (β_HC 'me β_LC) bakeng sa maemo ka bobeli a theko (tlatsetso ea feiga. 11c, d). Ha ho loketse boits'oaro, re fumane hore karolelano ea log pakeng tsa li-parameter tsa sekhahla sa ho ithuta (log α_HC/α_LC) e ne e le kholo ho feta zero e bonts'a paramente e kholo haholo ho HC ho feta liteko tsa LC (sa feiga. 8d; tse peli-tailing t tlhahlobo; t₄₈ = 2.3, P = 0.026, e bolelang = 0.50, n = 49 bakeng sa tšoene P; t₈₅ = 2.2, P = 0.034, e bolelang = 0.25, n = 86 bakeng sa tšoene S) ha paramethara β ha ho na phapano (sa feiga. 8e; tse peli-tailing t tlhahlobo; t₄₈ = 0.77, P = 0.44, e bolelang = 0.0097, n = 49 bakeng sa tšoene P; t₈₅ = 0.64, P = 0.52, e bolelang = 0.038, n = 86 bakeng sa tšoene S). Mona, re hakantse litekanyetso tsa sekhahla sa ho ithuta bakeng sa boemo bo bong le bo bong ba litšenyehelo (α_HC 'me α_LC) ka thoko ho hlalosa ho potlaka ho ithuta ka boemo ba HC. Leha ho le joalo, haeba litefiso tsa ho ithuta li tšoana pakeng tsa maemo a theko, karolelano lipakeng tsa likhakanyo tsa sekhahla sa ho ithuta (α_HC/α_LC) e ka nahanoa e le boleng ba ho eketsa li-RPEs maemong a HC. Ka hona, liphetho tsena li fana ka maikutlo a hore ho eketsa li-RPE ho ka hlalosa ho potlaka ho ithuta ka boemo ba HC.

Teko ea lebelo la ho ithuta. a Ho bolela mokhoa oa ho ithuta oa litšoene P le S. Karolo ea likhetho tsa R + e reriloe e le ts'ebetso ea teko. Lintlha tse tala le tse pherese li bonts'a data ho tsoa tekong e theko e phahameng le e theko e tlase, ka ho latellana. Metha e nang le matšoao e bontša mokhoa o ntlafalitsoeng oa ho ithuta. Mesebetsi ea ho kopanya e kenyellelitsoeng e ne e kenyelletsoa lintlheng tsa data mme e emeloa e le mela e tiileng. b Tekanyo ea log har'a lipakeng tsa paramente e loketseng a maemong a theko e phahameng le a theko e tlase ha data e ne e lumellana le ts'ebetso ea ho eketseha ha pono (*P <0.05; Teko e saennweng ea maemo a mabeli ea Wilcoxon). Li-circular tse ntšo le mekoallo ea liphoso li bonts'a moelelo le SEM. c Tekanyo ea log har'a lipakeng tsa paramente e loketseng b maemong a theko e phahameng le a theko e tlase ha data e ne e lumellana le ts'ebetso ea ho eketseha ha tlhaiso-leseling. d Karolelano ea log pakeng tsa paramente ea sekhahla sa ho ithuta α maemong a theko e phahameng le a theko e tlase ha data e ne e lumellana le mohlala oa ho matlafatsa. e Palo ea loare pakeng tsa paramente e loketseng β maemong a theko e phahameng le a theko e tlase ha data e ne e lumellana le mohlala oa ho matlafatsa

Setšoantšo se felletseng

Re boetse re lekile ho hlalosa ts'ebetso ea ho ithuta ka mefuta e meng ea RL e nkang monyetla oa hore litšoene li tsebe ts'usumetso lipakeng tsa tšusumetso le moputso tekong ka 'ngoe. Mehlaleng eo boleng ba khetho e sa buloang bo ntlafatsoa hammoho le ea khethiloeng (Tlatsetso ea feiga. 12). Le ha o sebelisa mefuta e meng ea mofuta ona ho data, paramente ea tekanyo ea ho ithuta e ne e le kholo haholo ho HC ha e bapisoa le boemo ba LC (Supplementary Fig. 12b, f) mola paramente β ha a bontša phapano (Mofuta oa tlatsetso. 12d, h). Kahoo, ho fumana ha rona molemong oa ho holisa lets'oa la RPE maemong a HC ho matla molemong oa mofuta oa RL o lekanang le tlhaiso-leseling.

Re fuputse phello ea litšenyehelo tse lefuoang boleng ba boleng bo boletsoeng esale pele mabapi le moputso le karabelo ea phasic ea li-neuron tsa midbrain dopamine. Litšoene li bonts'itse theko ea boleng bo holimo bakeng sa lits'ebeletso tse boletsoeng esale pele mabapi le ts'ebetso ea ketso e entseng hore ho be le litšenyehelo tse kholo. Dopamine neurons e bonts'itse karabelo e eketsehang litabeng tsa meputso le ho fana ka moputso kamora hore ho be le litšenyehelo tse phahameng. Ho feta moo, litšoene li bontšitse lebelo le potlakileng la ho ithuta ha ho hlokahala litšenyehelo tse phahameng ho fumana moputso.

Boithuto bo 'maloa bo bontšitse hore litšenyehelo tse lefuoang li ntlafatsa likhetho bakeng sa lefapha le rerang moputso^1,2,3. Thutong ea hona joale, litšoene li bonts'a li-RTs tse potlakileng ho maemo a boletsoeng esale pele ka moputso maemong a HC ha a bapisoa le a maemong a LC, a lumellane le monyetla oa hore boleng ba cue boleng bo ntlafalitsoe ka litšenyehelo tse lefiloeng²⁷. Monyetla o mong ke oa hore nako e teletsana ea ho lokisa e amanang le tlhokomelo e ntlafalitsoeng ea sepheo sa saccade maemong a HC, ka hona, e fokotsa RTs kamora tokiso e telele tekong ea HC. Leha ho le joalo, ha rea ​​fumana phapang pakeng tsa RTs ho li-R c ho liteko tsa HC le LC mosebetsing o sa tsejoeng oa HLC. Ho feta moo, halofo ea pele ea seboka sa tlhahlobo ea HLC. Li-RTs ho li-R c li ne li sa fapana haholo pakeng tsa liteko tsa HC le LC. Liphumano tsena li bonts'a hore tokiso e telele ha se lebaka le hlalosang RT e khuts'oanyane e bonoang ho lintlha tse boletsoeng esale pele mabapi le moputso. Ntle le phello ea litšenyehelo tse lefuoang ho litefiso tsa meputso, litheko le tsona li amme li-RT ho mekhoa e boletsoeng esale pele e sa lebelloang, leha ho sa fanoe ka moputso ka mor'a tlhahiso ea cue. Phuputso e fetileng e tlalehile ketsahalo e ts'oanang, ho hore lithuto tsa litšoene li bonts'a li-RTs tse khutšoane litekong tse sa lefelloeng ha meputso e mengata e khethiloeng e sebelisoa mesebetsing e meng litekong ka bomong³⁰. Tlhaloso e le 'ngoe e ka bang teng phuputsong eo ke hore sepheo se phahameng sa ho araba ka bolulo ka moputso o ratoang haholo se amme RTs le ho meputso e sa feleng ka har'a block. Ka mokhoa o ts'oanang, lithutong tsa hona joale, tebello ea moputso oa bohlokoa ho feta litekong tsa HC e kanna ea ba ea fetoloa ka li-RTs ho sa fuoe moputso litekong tsa HC mosebetsing oa rona. Ntle le moo, litlamorao tsa litšenyehelo tse lefuoang ho li-RTs ho litefiso tsa moputso li ne li le nyane ho feta ho litekanyetso tse boletsoeng esale pele tsa moputso. Sena e kanna ea ba taba ea taba ea hore hobane litšoene li entse saccade kapele ho R_LC+ Cue sebakeng sa pele, ho na le sebaka se fokotsehileng sa ho bona khutsufatso ea RTs ho R_HC+ cue. Ka hona, phapang ea li-RTs lipakeng tsa R + e tla ba nyane ka lebaka leo.

Litšoene li boetse li entse liteko tsa khetho pakeng tsa R_HC le R_LC cices holima mosebetsi oa HLC. Leha ho le joalo, ha monkey S e bonts'itse khetho ea R_HC+ cue ho R_LC+ cue, monkey P ha e bontše khethollo e joalo. Phapang ena e ka hlalosoa ke phapang ea maemo lipakeng tsa liteko tsa HLC le liteko tsa khetho. Litekong tse ntle, ho fanoe ka mekhoa e 'meli e boletsoeng esale pele ea moputso sebakeng sa tefiso e le' ngoe ea ho bolela esale pele moputso. Ho feta moo, litšoene ha lia ka tsa fumana moputso ka mor'a khetho ea tsona leha li khetha sefane se boletseng esale pele, kahoo tlhahlobo ea khetho e ile ea felisoa. Ts'ebetso ea ho felisoa e ile ea kenngoa ts'ebetsong ho netefatsa khetho ea monkey e tsamaisoa ke se ithutoang litekong tsa boiteko, ho fapana le ho ferekanngoa le thuto e ncha litekong tsa khetho. Leha ho le joalo, ts'ebetso ena e ka ba le litlamorao hore litšoene li ithute kapele ho lemoha ts'ebetso ea ho timela boemong ba khetho le hore ha ho na lebaka la ho khetha ts'usumetso e ratoang ho feta. Leha ho le joalo, e 'ngoe ea litšoene e bonts'itse khetho ea khetho ea moputso maemong a HC.

Nakong ea tlhahiso ea cue e neng e boletse esale pele tlhokahalo e latelang ea ho lefa litšenyehelo, ts'ebetso ea dopamine neurons e ile ea fokotsoa, ​​e lumellana le lithuto tse fetileng^22,23. Thutong ea rona, ha re a bona ho fokotseha ka kakaretso ha dopamine neuron e arabelang litekanyetso tsa HC le LC tse amanang le motheo. Sena se fana ka maikutlo a hore pontšo e mpe ea RPE ha e etsahale ka nako eo ho sa natsoe litšenyehelo tse latelang. Ho ba sieo ha RPE e mpe ho ka etsahala ho bonts'a ho kopanya ha polelo ea moputso oa nako e tlang e lebelletsoeng hamorao nyeoeng. Li-neurop tsa dopamine li bontšitse ts'ebetso e kholo tekong ea LC mme ts'ebetso e ne e phahame ha e bapisoa le teko ea HC. Sena se fana ka maikutlo a hore tlhaiso-leseling ea litšenyehelo e kenyellelitsoe lets'ing la RPE le tsamaisoang ke dopamine neurons. Kahoo, khoutu ea dopamine neurons e fana ka lintlha tsa moputso le tsa litšenyehelo mme karabelo ea RPE e bontša kakaretso ea litšenyehelo le moputso.

Re bontšitse hore lets'oao la RPE le emeloang ke dopamine neurons le ntlafatsoa ke litšenyehelo tse lefelloang motheong oa tlhahiso ea tlhahiso ea cue (mosebetsing oa HLC saccade) le tlhahiso ea moputso (mosebetsing o sa tsejoeng oa HLC). Palo ea moputso e tlisoang litekong tsa HC le LC e ne e lekana; ka hona, ho fetoloa hoa matšoao a RPE ho lokela ho bakoa ke ts'ebetso ea ho se mamele. Monyetla ona o tšehetsoa ke lithuto tse 'maloa tse bonts'ang phello e amanang le matšoao a dopamine RPE a tsamaisanang le ts'ebetso ea boleng bo ikhethileng le / kapa ts'ebeliso ho li-dopamine neurons^{11,19,20,21,31,32,33,34}. Haeba lets'oao la RPE le leholo, hona ho lokela ho hlahisa tlhaiso-leseling e potlakileng ea boleng ba cue, e ka bang le tšusumetso ho lebelo la ho ithuta la mekhatlo ea moputso oa khothatso. Lithuto tse fetileng li bonts'itse phetoho ea lebelo la ho ithuta ka lintlha tse sa hlokeng botsitso^24,35. Tumellanong le sena, litšoene li bontšitse lebelo le potlakileng la ho ithuta ho HC e amanang le boemo ba LC. Re fumane hore lebelo le ntlafalitsoeng la ho ithuta ka litšenyehelo tse lefelloang li ka hlalosoa ke mohlala oa RL o nang le RPE e ntlafalitsoeng. Ho ne ho le thata ho arola litlamorao tsa RPE e holisitsoeng le ho eketsa sekhahla sa ho ithuta litekong tsa rona; leha ho le joalo, re fumane letšoao le ntlafatsang la dopaminergic RPE maemong a HC. Ntle le moo, tlhahlobo ea pele ea fMRI e bonts'itse hore karolo ea sekhahla sa ho ithuta e emisitsoe ho cortex ea anterior le hore ts'ebetso ea VTA ha e amane le paramente ea maemo a ho ithuta libakeng tse sa tsitsang.³⁶. Ka hona, re pheha khang ea hore lets'oao la RPE le kentsoeng ke dopamine neurons le holisoa ke litšenyehelo tse lefuoang, le hore letšoao la RPE le eketsehang le ntlafatsa lebelo la ho ithuta.

Ha letšoao la RPE le hlahisoa ka nako ea nehelano ea moputso oa cue le tlhahiso ea meputso, litšoene li ne li se li lefile litšenyehelo. Ka hona, mokhoa o le mong o ka bang teng bakeng sa letšoao le ntlafalitsoeng la RPE ke hore moputso o fumanoang kamora HC o ka ba o putsa haholoanyane. Tebello e eketsehang ea moputso oa bohlokoa haholo ka mor'a hore HC e ntlafatse tšusumetso ea ho qeta nyeoe, ka ho etsa joalo e khutsufatsa RT ho litheko tsa moputso litekong tsa HC.

Tlhaloso e 'ngoe e ka bang teng mabapi le sephetho sa rona ke hore liphallelo tse fumanoeng ho felisoa ha ketso e theko e boima li ka sebetsa e le moputso ho litšoene. Lithuto tse sebetsang tsa "magnetic resonance imaging (fMRI)" li bonts'itse hore phallo ea bohloko e kanna ea ba moputso bakeng sa karolo ea batho^37,38; ka hona, litšenyehelo li ka bapala karolo e ts'oanang e le se khothalletsang ho utloa bohloko. Haeba liphallelo tse tsoang litšenyehelong li hlahisa moputso 'me haeba sena se bontšoa ke ts'ebetso ea dopaminergic, re ka lebella hore li-neurone tsa dopamine li tla araba qetellong ea nako e telele, e leng nako ea tlhahiso ea cue. Leha ho le joalo, ha rea ​​ka ra bona phapang ea ts'ebetso ea dopaminergic nakong ea tlhahiso ea meputso ea cue kapa phapang efe kapa efe ho RTs ho li-R c pakeng tsa liteko tsa HC le LC mosebetsing o sa tsejoeng. Ka hona, re fana ka maikutlo a hore liphallelo litšenyehelong ha li fane ka tlhaloso e lekaneng bakeng sa phello eo re e boneng ho li-neuron tsa dopamine.

Ntle le moo, li-neurop tsa dopamine li ile tsa bonts'a likarabo tse fapaneng le tsa maikutlo tse khothatsang ha li bapisoa le litšenyehelo tse boletsoeng esale pele. Tlhaloso e 'ngoe bakeng sa sena ke hore litšenyehelo tsa boiteko li ne li sa nyenyefatse ho feta moea kapa moputso, hobane litšenyehelo tsa boiteko li ne li atolosoa ka nakoana metsotsong e' maloa ha litšoene li ntse li etsa tokiso mme li sa otle. Ka hona, li-neuron tsa dopamine li kanna tsa se sebetse litšenyehelong tse theko e tlase haholo. Monyetla o mong ke oa hore mofuta oa saense tsa "dopamine neurons" o arabela liketsahalong kamora ho sisinyeha ho itseng. Ha moputso kapa moea o hula litšoene, li etsa lintho tse kang ho nyeka kapa leihlo. Leha ho le joalo, mosebetsing oa HLC oa litonki, litšoene li ile tsa tlameha ho lula li shebile tse ling ntle le litšenyehelo. Haele hantle, phuputso ea morao-rao e bonts'itse hore ho lokolloa ha dopamine bokong bo bokeletsoeng ka mor'a tefiso e rerang moputso ho amoheloa ntle le hore motsamao o thehiloe ka nepo³⁹. Hobane litšenyehelo litekong tsa rona li ne li sa kenyeletse ho qaleha ha motsamao, sena se kanna sa baka karabelo e sa lumellaneng ea methapo ea methapo ea methapo ea methapo. Ka tsela efe kapa efe, re ka fihlela qeto ea hore tlhaiso-leseling ea litšenyehelo e sebetsoa ka tsela e fapaneng le tlhaiso-leseling.

Qetellong, re fana ka maikutlo a hore litšenyehelo tse lefuoang li eketsa boleng ba likhakanyo tsa ho lebella moputso le hore sena se tla eketsa leqhubu la RPE le thathamisitsoeng ho li-neuron tsa midbrain dopamine. Phello ena e lebisitse ho boitekolo ba boits'oaro ba hore karolo ea liphoofolo ea ho ithuta e tla ntlafatsoa bakeng sa mekhoa ea ho bolela esale pele ea moputso ka mor'a boiphihlelo ba HC. Sena ke sona seo re se hlokometseng. Kahoo, seo re se boneng mabapi le ts'ebetso ea li-dopamine neurons se ile sa etsa hore re nahane ka boteng ba phello ea boits'oaro, hammoho le mochini o tlatselletsang matla o tlasa phello ena, eo re ileng ra e tiisa hamorao. Seo re se fumaneng se bontša mohlala oa kamoo ho ka etsahalang lipakeng tsa litekanyetso tsa data tsa neural, mohopolo oa khakanyo le boits'oaro: Ho ba le kutlwisiso e tebileng ea ts'ebetso ea neuronal bokong ho ka hlahisa leseli mabapi le boitšoaro le motheo oa ona oa ts'ebetso.

Animals

Re sebelitse litšoene tse peli tsa banna ba Majapane (Macaca fuscata; boima ba 'mele, 6.5 kg = Monkey P; boima ba 'mele, 9.0 kg = Monkey S). Re kentse hlooho hloohong ka holim'a lehata la monkey e le hore e ka khokhothela setulong hamorao. Ho ile ha thehoa kamore ea ho rekota e le hore mochine oa motlakase oa elektronike o be teng. Kamore ea ho rekota e kentsoe 45 ° hamorao ka sefofaneng sa coronal mme e behiloe litsamaisong tsa li-stereotaxic: 15 mm ka ntle ho moeli oa kantle. Kamora nako ea ho hlaphoheloa, litšoene li ile tsa koetlisetsoa ho etsa mosebetsi oa saccade. Kamora ho qeta thupelo, re ile ra cheka lesoba ka hara lehata kahare ho phaposi ea ho rekota bakeng sa ho kenyelletsoa ha elektrode. Liprotheine tsohle tsa tlhokomelo ea liphoofolo li amohetsoe ke Komiti ea Teko ea liphoofolo ea Yunivesithi ea Tamagawa, mme li lumellane le Setsi sa Naha sa Tataiso ea Bophelo bakeng sa Tlhokomelo le Ts'ebeliso ea Liphoofolo tsa Laboraro.

Mosebetsi oa boitšoaro

Litšoene li ile tsa koetlisetsoa ho etsa mosebetsi oa sesole sa HLC (sa feiga. 1a), Mosebetsi o sa tsitsang oa HLC (sa feiga. 5a), le mosebetsi oa ho hlahloba oa HLC (sa feiga. 7a). Mesebetsi eohle e ne e etsoa ka phapusing e lefifi. Litšoene li ne li lutse setulong ka pela 22-in. Lisebelisoa tsa LCD (S2232W, Eizo) tse nang le lihlooho tsa hlooho tse kentsoeng setulong. Sebaka se pakeng tsa mahlo a bona le pontšo e ne e le 70 cm. Ha tlhahiso ea qalo (selika-likoe se tšoeu, bophara ba 0.3 °) e ne e hlahisoa bohareng ba pontšo, tšoene e ne e kopuoa hore e lule e shebile mahlo. Qalo ea qalo e ile ea nyamela kamora 750 ms ebe ho hlahisoa lethathamo la litšenyehelo (naleli le setsokotsane sa liteko tsa HC le LC, ka ho latellana). Litšoene li ile tsa kopuoa ho ikopanya le litšenyehelo nakong ea tlhahiso ea 750 ms. Haeba ba sa itšireletsa, nyeoe e ile ea ntšoa 'me nyeoe e tšoanang ea qala hape. Nakong ea liteko tsa HC, sepheo sa fixation (0.3 ° × 0.3 ° square square) se ile sa hlahisoa hang kamora ho nyamela ha theko ea litefiso bakeng sa 2000 ms (HLC saccade le HLC e sa tsitsang mesebetsi) kapa 1500 ms (mosebetsi oa ho hlahloba HLC) le litšoene li ne li hlokahala ho e thusa le ho lula ba e talimile. Haeba litšoene li fetisitse mahlo a tsona ho feta fensetere ea 4 ° × 4 °, mosebetsi o ile oa ntšoa. Fesetere ea ho lokisa e ile ea ts'oaroa ka 400 ms kamora tlhahiso ea ntlha ea litokiso hobane litšoene li hloka nako ea ho itokisetsa saccade le bakeng sa phetoho ea tokiso ea tsona. Ka hona, litšoene li ile tsa tlameha ho hlophisa bonyane 1600 ms (HLC saccade le HLC mesebetsi e sa tsitsang) kapa 1100 ms (mosebetsi oa ho hlahloba HLC) litekong tsa HC. Litekong tsa LC, skrine e se nang letho e bontšitsoe bakeng sa 1500 ms (HLC saccade le HLC e sa tsitsang mesebetsi) kapa 1000 ms (mosebetsi oa ho hlahloba HLC), ebe sepheo sa ho lokisa se hlahile ka 500 ms. Hobane fensetere ea tokiso e ile ea buloa ka 400 ms kamora tlhahiso ea ntlha ea litokiso, litšoene li ile tsa koptjoa ho lokisa sepheo sa bonyane 100 ms litekong tsa LC. Litšoene li bontšitse liphoso tse ngata nyeoeng ea HC; ka hona, ho ntša mpa ka likhoka ho kentsoe ka mokhoa o sa reroang 100 ms pele ho tlhahiso ea cue ea moputso (400 ms kamora tlhahiso ea sepheo sa fixation e leng nako ea ho qala ha fensetere ea fixation) tekong ea LC ho lekanya sekhahla sa katleho. Kamora ho lokisa sepheo, ho ile ha hlahisoa mekhoa e le 'ngoe kapa tse peli tsa meputso mme litšoene li ile tsa koptjoa ho ea kopanong. Haeba ba atlehile ho etsa pokello ea chelete moputsong, molumo oa beep o ile oa fetisoa 750 ms kamora tlhahiso ea tlhahiso ea moputso. Ha litšoene li etsa mokotla ho R + cue, 0.3 ml ea metsi e ile ea tlisoa ka nako e ts'oanang le beep. Ha ho moputso o ileng oa fanoa ha ba ne ba etsa mokete o moholo Rue.

Mosebetsing oa HLC saccade, ho ile ha sebelisoa mekotla e mene ea mebala e le meputso ea meputso (R_HC+: mosehla; R_HC-: botala; R_LC+: pinki; R_LC-: putsoa; Feie. 1a). Lenaneo le le leng la liteko le ne le na le liteko tsa 80 tsa saccade, liteko tse 20 tse sa lebelloang tsa moputso, liteko tse 20 tse sa lebelloang tsa ho hula moea le liteko tse 5 tsa khetho. Liteko tsa saccade, li ne li kenyelletsa liteko tsa 40 HC le liteko tsa 40 LC, tseo ka bobeli li neng li kenyelletsa liteko tsa moputso oa 20 le tse 20 ha ho na liteko tsa moputso. Moputsong o sa lebelloang kapa litekong tsa ho hula moea, 0.3 ml ea moputso oa metsi kapa 0.2 MPa ea moea o hulang moea (150 ms bakeng sa monkey P; 200 ms bakeng sa monkey S) e ile ea tlisoa sefahlehong sa litšoene ntle le ho koalloa. Liteko tsa khetho li kenyelelitse teko eo litšoene li entseng khetho lipakeng tsa R + cues (R_HC+ vs. R_LC+) tekong ea HC, lipakeng tsa R− cues (R_HC- vs. R_LC-) tekong ea HC, pakeng tsa R + (R_HC+ vs. R_LC+) cices tekong ea LC, lipakeng tsa R− (R_HC- vs. R_LC-) Cue tekong ea LC, le lipakeng tsa litheko tsa theko (tlatsetso ea feiga. 1). Litekong tse nang le khetho pakeng tsa meputso ea meputso, sebopeho sa mosebetsi se ne se ts'oana le mosebetsi oa saccade pele ho tlhahiso ea moputso. Ka mor'a moo, ho fapana le ho hlahisa mpho ea moputso, ho fanoa ka litefiso tse peli tsa liteko litekong tse khethehileng 'me ha ho moputso o tsoang ka mor'a tlhahiso ea cue le haeba litšoene li entse khetho lipakeng tsa li-R +.

Ho lekola karabelo ea li-neurop tsa dopamine ho fana ka moputso, litšoene li ile tsa etsa mosebetsi o sa tsitsang oa HLC (sa feiga. 5a). Mosebetsi ona o ne o ts'oana le mosebetsi oa HLC oa sesole ntle le likhakanyo tsa moputso. Mosebetsing ona, re sebelisitse meputso e 'meli ea moputso (ho fapana le meputso e mene ea meputso e sebelisitsoeng mesebetsing ea HLC), e' ngoe bakeng sa teko ea HC mme e 'ngoe bakeng sa teko ea LC. Moputso o ile oa fanoa halofo ea liteko kamora ho hlahisoa ha moputso. Seboka se le seng sa liteko se ne se na le liteko tsa 80 saccade, liteko tsa moputso tse sa lebelloang tsa 20, le liteko tsa XPUMX tse sa lebelloang tsa moea. Liteko tsa saccade li ne li kenyelletsa liteko tsa 20 HC le liteko tsa 40 LC, tseo ka bobeli li neng li kenyelletsa liteko tsa moputso tsa 40 le 20 ha ho na liteko tsa moputso. Litekong tse sa lebelloang, moputso kapa moea-puff o ile oa tlisoa ntle ho letho.

Mosebetsing oa ho hlahloba oa HLC, ho na le meputso e 'meli ea moputso_HC,, R_HC- kapa R_LC,, R_LC-) li hlahisitsoe ka mokhoa o ts'oanang mme litšoene li ne li kopuoa ho kopitsa e 'ngoe ea meputso ea meputso (sa feiga. 7a). Haeba ba khetha R + cue, ba fuoe moputso oa metsi. Likarolo tse nne tsa meputso (R_HC +, R_HC-, R_LC +, R_LC-) li hlahisitsoe bakeng sa karolo e 'ngoe le e' ngoe ea ho phenyekolla 'me ho ile ha hlokahala hore litšoene li ithute kamano e teng lipakeng tsa teko le ho putsa liteko ka liteko. Seboka se le seng sa liteko se ne se e-na le liteko tsa 100 HC le liteko tsa 100 LC. Re fumane hore bakeng sa mosebetsi oa ho phenyekolla, haeba re ka beha nako ea tokiso hore e be 2000 ms maemong a HC e le hore e tšoane le nako ea boemo ba HC mesebetsing e meng, litšoene li entse mosebetsi ka tekanyo e tlase haholo mohlomong ka lebaka la boima ba mosebetsi le / kapa sekhahla sa moputso o tlase. Ka hona, ho fokotsa mathata a mosebetsi le ho eketsa sekhahla sa katleho, re sebelisitse nako ea ntlafatso ea 1500 ms e le litšenyehelo tsa mosebetsi oa ho hlahloba oa HLC.

Mesebetsi ena e ne e laoloa ho sebelisoa sephutheloana sa software se fumanehang khoebong (TEMPO, Reflective Computing, St. Louis, MO, USA). Lenaneo le etsoang ka tloaelo le sebelisa sesebelisoa sa lenaneo la kopo (OpenGL) le ile la sebelisoa bakeng sa tlhahiso ea tšusumetso ea pono. Maikutlo a susumetsang a theko le litefiso tsa moputso a thehiloe ke bangoli.

Ho fumana rekoto le ho fumana litaba

Sebaka sa nigra eaantiantia se hakanngoa ho sebelisa litšoantšo tsa MR. Electrode e koahetsoeng ka epoxy e koahetsoeng ka epoxy (bophara ba shank, 0.25 mm, 0.5-1.5 MΩ e lekantsoeng ho 1000 Hz, FHC) e ile ea kenngoa ka har'a nigra eaantiene e sebelisa micromanipulator (MO-972, Narishige, Tokyo, Japan) e kentsoeng kamoreng ea ho rekota ka tube ea tataiso ea seteraele. Matšoao a voltage a ile a ntlafatsoa (x 10,000) mme a tlhotliloe (0.5-2 kHz). Lintho tse ka u thusang tse tsoang neuron e le 'ngoe li ne li arotsoe ka algorithm e tšoanang le template (OmniPlex, Plexon, Dallas, TX, USA). Tsamaiso ea mahlo e ne e beiloe leihlo ke sistimi ea khamera e infrared ka tekanyo ea sampole ea 500 Hz (iView X Hi-Speed ​​Primate, SMI, Teltow, Jeremane). Nako ea liketsahalo tse nang le ts'ebetso le liketsahalo tsa boits'oaro li tlalehiloe ka qeto ea nako ea 1 kHz.

Tlhahlobo ea lintlha

Ho sekaseka boits'oaro ba litšoene, li-RTs li ne li ikemiselitse e le nako ea pakeng tsa ts'usumetso le nako eo litšoene li qalang saccade. Ts'ebetso ea saccade e reriloe ka ho bala nako ea ha boemo ba mahlo bo feta 5 maemo a khelohileng ho tloha maemong a ponahalo pele a fana ka tlhahiso.

Mosebetsing oa boithuto ba HLC, boits'oaro ba litšoene bo ile ba khethoa ka ho lekants'a mosebetsi o kopantsoeng. Ts'ebetso (P) e hlalosa karolo ea khetho e nepahetseng tjena: