- Neuro. 2007 Oct 15; 38 (1-9): 194-202.
- do: 10.1016 / j.neuroimage.2007.06.038
PMCID: PMC2706325
Bianca C. Wittmann, Nico Bunzeck,b Raymond J. Dolan,a na Emrah Düzelb,c,⁎
Makala hii imekuwa imetajwa na makala nyingine katika PMC.
abstract
Mchanganyiko wa dopaminergic, ambayo inajumuisha nigra kubwa na eneo la sehemu ndogo ya uso (SN / VTA), inachukua jukumu kuu katika usindikaji wa tuzo. Mkoa huu pia umeamilishwa na riwaya ya kuchochea, kuongeza uwezekano kwamba riwaya na thawabu zimegawana mali za kazi. Haijulikani kwa sasa ikiwa ni sehemu za kazi za usindikaji wa tuzo katika SN / VTA, yaani, uanzishaji na tuzo zisizotarajiwa na tabia ambayo hutabiri malipo, pia ina tabia ya usindikaji wa riwaya. Ili kushughulikia swali hili, tulifanya majaribio ya fMRI wakati masomo yalitazama mifano ya mfano ambayo ilitabiri riwaya ama picha za kawaida za picha zilizo na uhalali wa 75%. Tunaonyesha kuwa SN / VTA iliamilishwa na njia za utabiri wa riwaya na vile vile na picha za riwaya zisizotarajiwa ambazo zilifuata uzoefu wa utabiri, majibu ya 'ujinga yasiyotarajiwa'. Hippocampus, mkoa ulioshawishi kugundua na kuingiza riwaya ya riwaya, ilionyesha majibu ya riwaya ya kutarajia lakini yalitofautiana na maelezo mafupi ya SN / VTA katika kujibu matokeo ya riwaya inayotarajiwa na 'yasiyotarajiwa.' Katika kitendo cha kuongeza jaribio, kumbukumbu iliongezeka kwa ukoo wakati unalinganisha kumbukumbu ya kuchelewesha kucheleweshwa kwa uchochezi wa riwaya unaotarajiwa na uchochezi wa riwaya usiotarajiwa. Hizi data zinaonyesha kawaida katika SN / VTA majibu kwa kutarajia thawabu na kutarajia kuchochea riwaya. Tunapendekeza kwamba majibu haya ya kutarajia yatumike ishara ya kushangaza ya uvumbuzi ambayo, pamoja na uanzishaji wa kutarajiwa wa hippocampus, husababisha kuboreshwa kwa usanidi wa matukio ya riwaya. Kwa maneno zaidi ya jumla, data zinaonyesha kuwa usindikaji wa dopaminergic ya riwaya inaweza kuwa muhimu katika uchunguzi wa mazingira mpya.
kuanzishwa
Rekodi za neuron ya moja kwa wanyama na uchunguzi wa hivi karibuni wa nguvu ya uchunguzi wa nguvu ya binadamu (fMRI) kwa wanadamu hutoa ushahidi wa kubadilisha kwamba mkoa wa kati wa SN / VTA umeamilishwa sio tu na malipo (Schultz, 1998) lakini pia na riwaya ya kuchochea hata kwa kukosekana kwa kuimarisha (Schultz et al., 1997; Schott et al., 2004; Bunzeck na Duzel, 2006). Uanzishaji wa SN / VTA na riwaya huongeza uwezekano wa kuwa riwaya inaweza kuwa na mali ya fadhila ya ndani. Ikiwa ni hivyo, sifa za usindikaji wa tuzo, kama vile mabadiliko ya muda ya majibu katika hali, inapaswa pia kushikilia kwa usindikaji wa riwaya. Katika utaftaji wa matarajio ya tuzo, utabiri wa malipo ya dopaminergic neurons wakati utabiri kati ya kichocheo cha utabiri na uwasilishaji wa malipo baadaye umejifunza. Hasa, neurons hizi zinajibu mtabiri wa kwanza wa kuaminika wa tuzo lakini hazipatikani tena kwa malipo (Ljungberg et al., 1992; Schultz et al., 1992, 1997; Schultz, 1998). Ikiwa usindikaji wa riwaya katika SN / VTA pia unaonyesha mali hizi zinazohusiana na thawabu haijulikani wazi.
Hippocampus ni muhimu katika malezi ya kumbukumbu za muda mrefu za matukio ya riwaya (Vargha-Khadem et al., 1997; Duzel et al., 2001) na inaaminika kutoa pembejeo kuu kwa ishara mpya katika SN / VTA (Lisman na Neema, 2005). Dopamine iliyotolewa na SN / VTA neurons, kwa upande wake, ni muhimu kwa utulivu na kudumisha uwezo wa muda mrefu (LTP) na unyogovu wa muda mrefu (LTD) katika mkoa wa hippocampal CA1 (Frey et al., 1990, 1991; Huang na Kandel, 1995; Sajikumar na Frey, 2004; Lemon na Manahan-Vaughan, 2006; kwa kuona maoni Jay, 2003). data ya fMRI imeonyesha kuwa SN / VTA ya pamoja na uanzishaji wa hippocampal unahusishwa na mafanikio ya kumbukumbu ya muda mrefu (Schott et al., 2006) na uboreshaji unaohusiana na thawabu katika usimbuaji riwaya wa kichocheo cha riwaya (Wittmann et al., 2005; Adcock et al., 2006). Kwa kuzingatia uwongofu kama huo, mifano ya hivi karibuni ya uundaji wa kumbukumbu ya kutegemea hippocampus inasisitiza uhusiano wa kazi kati ya kugundua riwaya kwenye hippocampus na uimarishaji wa ujanibishaji wa hippocampal na ujanibishaji wa dopaminergic mpya kutoka kwa SN / VTA (Lisman na Neema, 2005). Kwa hivyo, swali ikiwa SN / VTA imeamilishwa kwa kutarajia riwaya inazidi uelewa wa dhati wa uhusiano kati ya riwaya na thawabu ya kukumbatia mifumo ya ubadilifu wa hippocampal. Kwa kuongeza, imesemwa hivi karibuni kwamba kuelewa uhusiano kati ya riwaya na usindikaji wa tuzo katika SN / VTA kunaweza kuonyesha uhusiano kati ya motisha, tabia ya kutafuta riwaya na utafutaji (Bunzeck na Duzel, 2006; Knutson na Cooper, 2005).
Tulichunguza majibu ya kutarajia ya riwaya na kuchochea kwa ukawaida katika dhana ya fMRI iliyoandaliwa juu ya taratibu za kutarajia tuzo (Mtini. 1). Viwanja vya rangi vilifanya kama njia ambazo zilitabiri uwasilishaji wa riwaya uliofuata au picha za zamani za picha. Masomo yaliagizwa kuhudhuria kwa kila cue na kisha kuashiria haraka na kwa usahihi iwezekanavyo ikiwa picha inayofuata ilikuwa ya kawaida au mpya. Kama jaribio la FMRI lilihitaji idadi kubwa ya majaribio, tulifanya pia toleo la kitabia ambalo idadi ya majaribio ilikuwa nzuri zaidi kutathmini jinsi utendaji wa kumbukumbu ya episodic uliathiriwa na kutarajia kwa riwaya kwa kutumia kumbuka / kujua dhana (Tulving, 1985).
Taratibu za majaribio
Masomo
Watu wazima kumi na tano wenye afya (wastani wa miaka [± SD] miaka 24.5 ± 4.0, wote wa mkono wa kulia, wanaume 7) walishiriki katika jaribio hilo. Washiriki wote walitoa idhini iliyoandikwa ya kushiriki kushiriki, na utafiti huo ulikuwa kulingana na miongozo ya kamati ya maadili ya Chuo Kikuu cha Magdeburg, Kitivo cha Tiba.
Dhana ya majaribio
Tulitumia picha 245 za mwangaza wa mwangaza na mwangaza wa kawaida. Washiriki walipokea maagizo ya maandishi pamoja na kuchapishwa kwa picha tano ambazo zilichaguliwa kwa ujulikanao. Kabla ya kuingia kwenye skana, kila moja ya picha hizi iliwasilishwa mara nane kwenye skrini ya kompyuta kwa mpangilio wa nasibu (muda: 1500 ms, ISI: 1200 ms) wakati washiriki waliagizwa kutazama kwa umakini. Katika skana, picha zote za anatomiki na za kazi zilikusanywa. Washiriki walihusika katika vikao 12 vya muda wa dakika 5.7, kila moja ikiwa na majaribio 40 ya urefu wa 4.5-12 s. Wakati wa kila jaribio, washiriki waliona mraba wa manjano au bluu (1500 ms) ikionyesha kwa usahihi wa 75% ikiwa picha ifuatayo itakuwa ya kawaida au riwaya (angalia Mtini. 1A kwa kazi na maagizo). Baada ya ucheleweshaji wa kutofautisha (0-4.5 s), picha kutoka kwa kitengo kilichotabiriwa ilionyeshwa katika majaribio ya 75%, na picha kutoka kwa kitengo ambacho hakikutabiriwa, riwaya inayofuata kitambulisho cha kufahamiana na kujulikana kufuatia ishara mpya, ilionyeshwa katika 25 % ya majaribio (1500 ms). Makundi yote mawili yalionyeshwa sawa sawa. Washiriki walionyeshwa kwa bonyeza kitufe cha haraka (faharasa ya kulia au kushoto au kidole cha kati) ikiwa picha ilitoka kwa kitengo kilichozoeleka au la. Awamu ya urekebishaji ya muda wa kutofautisha ikifuatiwa (1.5-4.5 s). Rangi za cue zinazohusiana na kila kitengo cha picha zililingana kwa washiriki, na vile vile mkono wa kujibu na mgawanyo wa vidole kwa vikundi.
Taratibu za fMRI
Tulipata picha za echo-planar 226 (EPI) kwa kila kikao kwenye skana ya 3 T (Nokia Magnetom Trio, Erlangen, Ujerumani) na TR ya 1.5 s na TE ya 30 ms. Picha zilikuwa na vipande 24 kando ya mhimili wa urefu wa katikati ya ubongo (64 × 64 matrix; uwanja wa maoni: 19.2 cm; saizi ya voxel: 3 × 3 × 3 mm) iliyokusanywa katika mlolongo ulioingiliana. Kiasi hiki kilifunikwa hippocampus, amygdala, mfumo wa ubongo (pamoja na diencephalon, mesencephalon, pons, na medulla oblongata) na sehemu za gamba la upendeleo. Kelele ya skana ilipunguzwa na kuziba sikio na harakati za kichwa cha masomo zilipunguzwa na pedi za povu. Mlolongo wa kuchochea na muda uliboreshwa kwa ufanisi kuhusu utengano wa kuaminika wa majibu ya cue- na matokeo yanayohusiana na hemodynamic (Hinrichs et al., 2000). Mlolongo wa urekebishaji wa inversion EPI (IREPI) ulipatikana kwa kila somo ili kuboresha hali ya kawaida. Viwango vya skanning vilikuwa sawa na mlolongo wa EPI lakini kwa chanjo kamili ya ubongo.
Utaftaji wa mapema na uchambuzi wa data ulifanywa kwa kutumia programu ya Ramani ya Takwimu ya Utaratibu iliyotekelezwa katika Matlab (SPM2; Kituo cha Wellcome Trust cha Neuroimaging, Taasisi ya Neurology, London, Uingereza). Picha za EPI zilisahihishwa kwa muda wa kipande na mwendo na kisha kurekebishwa kwa nafasi kwa templeti ya Taasisi ya Neurological ya Montreal kwa kupotosha IREPI ya anatomiki ya somo kwa templeti ya SPM na kutumia vigezo hivi kwa picha zinazofanya kazi, na kuzibadilisha kuwa voxels zenye ukubwa wa 2 × 2 × 2 mm. Kisha wakalainishwa kwa kutumia punje 4 mm ya Gaussian.
Kwa uchanganuzi wa takwimu, data hizo zilichanganuliwa kwa sauti-kwa-voxel kwenye maana yao ya kimataifa na kupitishwa kwa kiwango cha juu. Shughuli inayohusiana na jaribio kwa kila somo ilipimwa kwa kushawishi vector ya kuanza kwa jaribio na kazi ya kujibu hemodynamic ya dhana na athari zake za kidunia (Friston et al., 1998). Mfano wa mstari wa kawaida (GLM) ulibainishwa kwa kila mshiriki kuelezea athari za riba kwa kutumia mwanzo mbili kwa jaribio, moja kwa mwanzo wa mwanzo wa jaribio na moja kwa mwanzo wa matokeo (covariates zilikuwa: riwaya isiyo ya kawaida, habari ya ujana, dalili ya riwaya inayotarajiwa / inatarajiwa matokeo yasiyotarajiwa ya kawaida) na covariates sita za faida yoyote ya kuchukua bandia zinazohusiana na mwendo. Tofauti zifuatazo zilichambuliwa: riwaya dhidi ya mazoea ya kawaida, riwaya dhidi ya matokeo ya kawaida, matokeo yasiyotarajiwa dhidi ya, matokeo ya riwaya yasiyotarajiwa na matokeo yasiyotarajiwa yanayotarajiwa. Baada ya kuunda ramani za kihesabu za takwimu kwa kila mshiriki kwa kutumia utaftaji wa mstari kwa makadirio ya parameta, uchambuzi wa athari za kiwango cha pili zilifanywa ili kutathmini athari za kikundi. Kwa kuzingatia wazo letu kuu la uanzishaji wa malipo na mifumo ya hippocampal, athari zilijaribiwa kwa umuhimu katika mfano mmoja t-ijaribu katika kizingiti cha p <0.005, haijasahihishwa, na ukubwa wa chini wa nguzo ya k = Sauti 5, isipokuwa imeelezwa vingine. Marekebisho ya ujazo mdogo yalifanywa katikati ya voxels za juu, kwa kutumia kipenyo kinacholingana na saizi ya miundo [7.5 mm kwa uanzishaji katika hippocampus ya nje (angalia Lupien et al., 2007) na 4.5 mm kwa uanzishaji katika nigra ya substantia (tazama Geng et al., 2006)]. Thamani za Beta za voxels za juu katika substantia nigra na hippocampus zilitolewa na kusahihishwa na thamani ya HRF kwa kiwango cha jumla cha uanzishaji katika jaribio kutoa asilimia ya mabadiliko ya ishara. Wastani wote wa tabia hutolewa kama maadili ya maana ± kosa la kawaida la maana (SEM).
Ili kubinafsisha shughuli za midubuni, ramani za uanzishaji zilisimamishwa kwa picha ya maana ya picha za 33 za kawaida za uhamishaji wa umeme (MT) zilizopatikana hapo awali (Bunzeck na Duzel, 2006). Kwenye picha za MT, nigra yaantian inaweza kutofautishwa kwa urahisi kutoka kwa miundo iliyo karibu (Eckert et al., 2004). Ili kusaidia ujanibishaji wa uanzishaji, sauti za kilele za kila tofauti zilihamishiwa nafasi ya Talairach (Talairaki na Tournoux, 1988) kwa kutumia kazi ya Matlab mni2tal.m (Mathayo Brett, 1999) na inafanana na maeneo ya anatomical kwa kutumia Mteja wa Talairach Daemon (Lancaster et al., 2000; Toleo la 1.1, Kituo cha Utaftaji cha Utafiti, Chuo Kikuu cha Sayansi ya Afya cha Texas huko San Antonio). Kuratibu zote za stereota kwa hivyo hupewa nafasi ya Talairach.
Tathmini kumbukumbu tofauti
Katika utafiti tofauti wa kufuata wa tabia uliochochewa na matokeo ya fMRI, washiriki wa 12 (2 kiume) walikamilisha mazoea sawa ya ujuaji na riwaya kama inavyotekelezwa kwa jaribio la fMRI. Jaribio la tabia lilitenganishwa na jaribio la fMRI kwa sababu muda na idadi ya kuchochea katika fMRI iliboreshwa ili kuboresha ubora wa ishara lakini pia ni kubwa mno ili kuruhusu utendaji wa kumbukumbu kubaki juu nafasi. Kwa hivyo, ili kuwezesha kukariri katika jaribio la kitabia, idadi ya majaribio yaliyo na picha za riwaya inayotarajiwa ilipunguzwa kuwa 120, idadi ya picha za riwaya zisizotarajiwa hadi 40. Siku moja baada ya kipindi cha masomo, washiriki walikamilisha mtihani wa kumbukumbu ulio na picha zote za riwaya za 160 kutoka hatua ya kusoma (picha za zamani ') na picha mpya za kizingiti za 80 ambazo washiriki walikuwa hawajawaona hapo awali (Mtini. 1B). Katika sehemu hii ya utafiti, washiriki walifanya maamuzi mawili mfululizo kwa kila picha, ambazo zote zilitolewa kwa maandishi yaliyowasilishwa chini ya picha. Uamuzi wa kwanza ulikuwa kutoa uamuzi wa "zamani / mpya", uamuzi wa pili ulikuwa "kumbuka / kujua / kubahatisha" (baada ya jibu la "zamani"), au "hakika / kubahatisha" (baada ya jibu "mpya") hukumu. Wakati ulijitegemea, na kikomo cha wakati wa maamuzi ya 3 s na 2.5 s, mtawaliwa, ikifuatiwa na awamu ya 1 ya kurekebisha kabla ya uwasilishaji wa picha inayofuata.
Matokeo
Matokeo ya tabia
Kwa awamu ya utafiti, 2 × 2 × 2 ANOVA juu ya nyakati za majibu ya washiriki kwenye majaribio sahihi na kategoria ya picha (riwaya / ukoo), matarajio (yanayotarajiwa / yasiyotarajiwa) na kikundi (kikundi kilichokaguliwa / kikundi cha kumbukumbu) kilionyesha athari kuu za kitengo cha picha na matarajio na mwingiliano kati ya athari ya kikundi na picha (angalia Meza 1 kwa nyakati za mmenyuko; athari ya jamii: F[1,25] = 31.57, p <0.001; athari ya matarajio: F[1,25] = 8.47, p <0.01; athari ya mwingiliano: F[1,25] = 5.49, p <0.05). Chapisha hoc imeoanishwa t-Madhibitisho yalithibitisha kwamba nyakati za athari kwa picha zote zinazotarajiwa na picha za riwaya zinazotarajiwa zilifupishwa sana kuliko kwa picha zinazolingana zisizotarajiwa (p <0.01 na p <0.05, mtawaliwa). Nyakati za majibu kwa picha zinazojulikana na zisizotarajiwa zilikuwa fupi sana kuliko picha za riwaya zinazofanana (p <0.001 na p = 0.001, mtawaliwa). Athari ya mwingiliano haikutokana na athari kubwa ya kitengo katika kikundi kimoja tu cha washiriki, kama tVipimo kulinganisha nyakati za athari na riwaya na picha zinazojulikana zilikuwa muhimu kwa vikundi vyote viwili (p <0.05 kwa kikundi kilichotafutwa na p <0.001 kwa kikundi cha kumbukumbu). Matokeo haya yanathibitisha kwamba washiriki walizingatia vidokezo na kuzitumia kupata faida ya tabia kwa ubaguzi wa riwaya na picha zinazojulikana. Viwango sahihi vya majibu havikutofautiana kati ya vikundi au kati ya vikundi (wastani wa picha za riwaya zinazotarajiwa: 95.1% ± 3.7%, kwa picha za riwaya zisizotarajiwa: 94.1 ± 3.6%, kwa picha zinazotarajiwa zilizozoeleka: 93.8% ± 3.9% na kwa picha zinazojulikana zisizotarajiwa : 93.4% ± 3.5%).
Kisha tukachambua matokeo kutoka kwa mtihani wa kumbukumbu ambao ulifanywa siku ya 1 baada ya kipindi cha utafiti katika ufuatiliaji wa tabia. ANOVA ya njia mbili iliyo na kumbukumbu ya sababu (viwango vya kumbukumbu kukumbukwa / kujua) na matarajio ya riwaya (inatarajiwa / yasiyotarajiwa) yalionyesha athari ya mwingiliano (F[1,11] = 5.66, p <0.05). Chapisha hoc imeoanishwa t-jaribio lilifunua tofauti kubwa zaidi kati ya viwango vya kumbukumbu za kukumbuka / kujua vilivyotarajiwa (8.9 ± 5%) kuliko picha za riwaya zisizotarajiwa (0.9 ± 4%)p <0.05; kwa viwango vya majibu ona Meza 2). Ziada zaidi ya chapisho t-jaribio lilithibitisha kuwa hakukusahihishwa kiwango cha kukumbuka dhidi ya kiwango cha kujua kilichosahihishwa au kilichotarajiwa dhidi ya isiyotarajiwa peke yake kilikuwa tofauti sana. Sehemu ya majibu ya nadhani hayakutofautiana kati ya kategoria (11.1 ± 2.3% kwa matarajio na 12.3 ± 2.4% kwa picha zisizotarajiwa).
Tulichambua pia michango ya kukumbuka na kufahamiana chini ya dhana ya uhuru kwa msingi wa mfano uliokubalika sana (Yonelinas et al., 1996), kulingana na ambayo kumbukumbu huwakilisha mchakato wa kizingiti cha kutegemea hippocampus wakati ujuzi unawakilisha mchakato wa kugundua ishara ambao unaweza kuungwa mkono kwa kukosekana kwa hippocampus. Kufikiria upya ilikadiriwa kwa kuondoa kiwango cha kengele za uwongo (RFA) kutoka kiwango cha ukumbusho. Familia ilikadiriwa kwa kuhesabu kwanza majibu ya ujazo (FR, angalia equation hapo chini) na kisha kupata hesabu inayolingana ya d-prime.
Ili kuweza kulinganisha makisio ya kumbukumbu (RE), ambayo ni idadi ya majibu kwa asilimia, na makadirio ya ukoo (FE), ambayo ni dmaadili, hatua zote mbili zilibadilishwa kuwa z-cores kabla ya uchambuzi wa takwimu. ANOVA ya njia mbili na kumbukumbu ya sababu (makisio ya kumbukumbu / uzoefu) na matarajio ya riwaya (yanayotarajiwa / yasiyotarajiwa) yalithibitisha athari ya mwingiliano iliyopatikana katika ANOVA juu ya viwango vya majibu (F[1,11] = 5.78, p <0.05).
Matokeo ya FMRI
Cars zinazoongoza kwa kutarajia kwa picha za riwaya, tofauti na matarajio ya picha zilizozoeleka, zilisababisha shughuli kubwa zaidi katika maeneo ya ubongo ambayo huunda mfumo wa dopaminergic (striatum ya kushoto; tumbo la kulia, uwezekano mkubwa wa SN; Tini. 2A, B; Meza 3), maeneo ambayo yanahusishwa hapo awali na matarajio ya malipo (Knutson et al., 2001a, b; O'Doherty et al., 2002; kwa kuona maoni Knutson na Cooper, 2005). Kwa utofauti wa matokeo, matokeo ya riwaya yanayotarajiwa pia yameamilishwa SN / VTA inayofaa (Tini. 4A, B; Meza 4). Njia hii ya uanzishaji inafanana na muundo wa uanzishaji unaoonekana kwenye dubini ya dopaminergic na viambatisho vya tuzo ambapo dopaminergic neurons huripoti kosa la utabiri katika tuzo (Schultz et al., 1997). Kwa kulinganisha, shughuli za kujibu tabia za kujuana na picha zisizotarajiwa zilizotarajiwa hazikuonyesha muundo huu. Kwa hivyo, matokeo haya yanaonyesha kufanana kati ya usindikaji wa riwaya na thawabu katika SN / VTA.
Katika hippocampus, matarajio ya riwaya na matokeo ya riwaya vilihusishwa na shughuli zilizoboreshwa za nchi moja ikilinganishwa na kutarajia na matokeo ya kuchochea kwa kawaida (Mbegu. 2C, D na 3; Meza 3). Hippocampus ya kulia pia ilikuwa kazi zaidi kwa picha za riwaya zisizotarajiwa kuliko picha za riwaya zinazotarajiwa (Tini. 4C, D; Meza 4). Kwa kuongezea, kiboko cha kushoto (Uratibu wa Talairach: - 36, - 14, - 14) ilionyesha shughuli ya juu kwa uwasilishaji wa picha zote zisizotarajiwa tofauti na picha zote zinazotarajiwa, sawa na usindikaji wa hippocampal wa riwaya ya muktadha (Ranganath na Mvua, 2003; Bunzeck na Duzel, 2006).
Katika awamu ya cue, kulikuwa na uhusiano mzuri kati ya uanzishaji wa SN / VTA wa kulia na shughuli sahihi ya kiboko kama ilivyojaribiwa kwa kutumia wastani wa mabadiliko ya ishara kwa kujibu dhana mpya katika voxels za kilele cha "ujinga dhidi ya utabiri wa kutofautisha" juu ya washiriki ( Pearson r = 0.48, p <0.05 mkia mmoja; Mtini. 5). Kwa hivyo, data zetu zinaonyesha mwingiliano wa kazi na utengamano wa kazi kati ya SN / VTA na hippocampus katika usindikaji wa riwaya.
Majadiliano
Kwa tabia, uhalali wa cue ulihusishwa na athari kubwa kwa nyakati za majibu ya masomo wakati wa ubaguzi wa riwaya na vichocheo vinavyojulikana, ikionyesha kuwa vidokezo vya kutabiri riwaya au hafla za kawaida zilisindika na masomo. Uchunguzi wa fMRI ulifunua kuwa vidokezo vya utabiri wa picha za riwaya zilisababisha uanzishaji wa SN / VTA kwa kiwango kikubwa kuliko vidokezo vya kutabiri vichocheo vya kawaida (Tini. 2A, B; Meza 3). Utaratibu huu wa uanzishaji wa SN / VTA katika kujibu riwaya inafanana na mfano unaopatikana katika viambatisho vya malipo ambapo majibu yanaonekana kwa mtabiri wa mapema wa tuzo (Knutson et al., 2001a; Wittmann et al., 2005). Sifa nyingine ya usindikaji wa tuzo katika SN / VTA, ambayo ni, shughuli iliyoongezeka kwa isiyotarajiwa ikilinganishwa na tuzo zinazotarajiwa (Schultz, 1998), pia ilifananishwa na majibu ya SN / VTA kwa riwaya. Uanzishaji wa SN / VTA ulikuwa na nguvu katika kujibu uwasilishaji usiotarajiwa ikilinganishwa na uwasilishaji unaotarajiwa wa vitu vya riwaya (Tini. 4A, B; Meza 4). Kumbuka kuwa hakuna uwezekano kwamba uanzishaji wa SN / VTA ulionyesha uchafuzi wa ishara ya hemodynamic iliyosababishwa na riwaya inayofuata kama hakukuwa na uanzishaji wa SN / VTA na utabiri wa riwaya za uchochezi au tabia ya urafiki, inayoonyesha ufanisi wa itifaki ya jitter.
Matokeo yetu yanaonyesha kwamba kufanana kati ya riwaya na thawabu huenda zaidi ya ushawishi wao wa kawaida kwenye duru za SN / VTA-hippocampal na kuongeza uwezekano wa kuwa riwaya yenyewe kusindika kama tuzo. Hii inaambatana na uchunguzi kadhaa kutoka kwa utafiti wa wanyama pamoja na data inayoonyesha kupunguzwa kwa usimamizi wa amphetamine wakati wa uchunguzi wa vitu vya riwaya (Klebaur et al., 2001), ukuzaji wa upendeleo wa mahali kwa mazingira yaliyo na uchochezi wa riwaya (Bevins na Bardo, 1999) na masharti ya riwaya mpya (Reed et al., 1996). Walakini, uhusiano huu kati ya riwaya na thawabu hauathiri usumbufu unaotokana na itifaki za uimarishaji wa jadi, ambazo zinafanya kazi kwa ufanisi na ushawishi wa kawaida. Hii inazungumza na ukweli kwamba katika hali nyingi ni wazi faida kwa wakala kuunda vyama vya malipo kwa vitu vyenye kawaida. Walakini, data yetu haitoi msaada kwa wazo kwamba mali ya ujira wa ndani wa uchochezi wa riwaya inaweza kuchochea tabia za upelelezi kawaida kuzingatiwa kwa muktadha wa riwaya na vitu (Ennaceur na Delacour, 1988; Stansfield na Kirstein, 2006). Mali nyingine ya SN / VTA ya uingizaji wa mipangilio ya athari ya thawabu ni kuweka kumbukumbu kwa kutumia (Tobler et al., 2005), ambayo inaonyeshwa na kiwango tofauti cha kujibu kwa thamani inayofanana inayotarajiwa ya thawabu kulingana na tuzo mbadala zinazopatikana katika kila muktadha. Thawabu za thamani ya kati husababisha majibu ya juu zaidi ya dopaminergic ikiwa imewasilishwa kwa muktadha na tuzo za bei ya chini kuliko ilivyo kwa muktadha wa tuzo za thamani kubwa. Mali hii ya usindikaji wa tuzo za SN / VTA bado haijabadilishwa kwa riwaya kwa wanadamu. Hakika kuna uthibitisho kwamba, tofauti na thawabu, riwaya inaweza kutolewa kwa nguvu katika SN / VTA ya binadamu (Bunzeck na Duzel, 2006), kupendekeza utofauti wa kiutendaji kati ya riwaya na thawabu inayobeba uchunguzi zaidi.
Mfano unaohusiana na kichocheo cha shughuli wakati wa usindikaji wa riwaya katika hippocampus ulitofautiana na muundo unaoonekana katika SN / VTA. Tofauti na SN / VTA, hippocampus ilionesha shughuli kubwa kwa riwaya inayotarajiwa (Mtini. 3). Kwa kuongezea, hippocampus pia iliamilishwa zaidi na riwaya ya muktadha (Lisman na Neema, 2005) kwa kujitegemea riwaya ya kichocheo, dhahiri katika majibu yake kwa uwasilishaji usiotabirika wa picha zinazojulikana. Hii inathibitisha data ya zamani (Bunzeck na Duzel, 2006), pamoja na matokeo yanayoonyesha usikivu wa muundo huu kwa mansatches ndani ya mlolongo wa kujifunza (Kumaran na Maguire, 2006). Uanzishaji wa hippocampus na riwaya ya kuchochea kwa sekunde inaendana vizuri na mfano unaojulikana wa kitanzi cha VTA-hippocampal, kulingana na ambayo ishara za riwaya za hippocampal kwa matokeo ya SN / VTA kutoka kwa kulinganisha kwa intrahippocampal ya habari ya kichocheo na vyama vilivyohifadhiwa (Lisman na Neema, 2005). Uanzishaji wa Hippocampal katika kukabiliana na utabiri wa riwaya-(Tini. 2C, D; Meza 3), kwa upande mwingine, haiwezi kuelezewa na mfano huu. Tunapendekeza kwamba ishara ya utabiri wa dopaminergic inachochea uanzishaji wa hippocampal kupitia uingizaji wa dopaminergic kwa CA1 (Jay, 2003), tafsiri inayoambatana na uhusiano mzuri kati ya shughuli zinazohusiana na cue katika SN / VTA na hippocampus inayopatikana katika utafiti huu.
Matokeo ya nyuma yanaonyesha kuwa maeneo kadhaa ya ubongo nje ya mfumo wa mesolimbic yanaonyesha majibu ya kutarajia ya kutarajia katika dhana za tuzo. Mfano wa hivi karibuni ni udhihirisho wa majibu kama haya kwenye msingi wa tundu la kutazama V1 (Shidr na Bear, 2006). Majibu haya ni hypothesized kuwa inaendeshwa na dopaminergic modulation. Utaratibu kama huo unaweza kutumika katika usindikaji wa riwaya. Bila kujali ikiwa dbamini ya dopaminergic inanyakua hippocampus au kinyume chake, coactivation ya hippocampus na SN / VTA inaweza kuhusishwa na pembejeo iliyoongezeka ya dopaminergic kwa hippocampus wakati wa kutarajia. Hii, kwa upande wake, inaweza kushawishi hali inayoongeza ujifunzaji kwa riwaya inayokuja ya riwaya, mfano ambao inawezekana kabisa (Blumenfeld et al., 2006).
Kwa kuongezea usindikaji wa SN / VTA-hippocampal ya matarajio ya riwaya, pia kulikuwa na maeneo mengine ya ubongo yanayoonyesha shughuli katika kukabiliana na hali mpya, maeneo mengi katika sehemu ya mbele ya awali iliyohusishwa na usindikaji wa riwaya (Daffner et al., 2000; Meza 3), na mikoa ya kidude cha parahippocampal (Duzel et al., 2003; Ranganath na Mvua, 2003). Maoni yetu yalipozingatia SN / VTA na usindikaji wa hippocampal, uchunguzi wa karibu wa matokeo haya uko nje ya wigo wa utafiti huu. Uchunguzi wa baadaye wa mtandao wa riwaya za mapema na kuingiliana kwake na SN / VTA na hippocampus kutaongeza sana katika uelewa unaokua wa usindikaji wa riwaya.
Kwa kuzingatia wazo kwamba ujanibishaji wa hippocampus wakati wa kutarajia huwezesha kujifunza, data ya tabia yetu inaonyesha kuwa picha za riwaya zinazotarajiwa zilileta kukumbuka / kujua tofauti ya majibu kuliko picha za riwaya zisizotarajiwa wakati kumbukumbu ilipopimwa siku ya 1 baadaye. Jibu la kukumbuka linahitaji kufikiria tena muktadha kutoka sehemu ya utafiti na kwa hivyo huonyesha kumbukumbu ya episodic tofauti na hali ya ujamaa, isiyo ya sehemu ya kumbukumbu ya kutambuliwa (Tulving, 1985; Duzel et al., 2001; Yonelinas et al., 2002). Hippocampus imehusishwa na malezi ya kumbukumbu ya episodic iliyofanikiwa katika masomo ya zamani (kwa mfano Brewer et al., 1998; Wittmann et al., 2005; Daselaar et al., 2006), na vidonda vya hippocampus vimepatikana kukataza kiunzi cha utambuzi (Duzel et al., 2001; Aggleton na Brown, 2006). Tuliripoti hivi majuzi kuwa kumbukumbu ya utabiri wa malipo ya thawabu pia ilihusishwa na kiwango cha juu cha kukumbuka / kujua ikilinganishwa na kichocheo kilichotabiri kukosekana kwa thawabu (Wittmann et al., 2005), na uboreshaji huu wa kumbukumbu ulihusishwa na kuongezeka kwa SN / VTA na uanzishaji wa hippocampal wakati wa kujibu ushawishi wa utabiri wa malipo wakati wa kusimba. Matokeo yetu ya sasa yanapanua matokeo haya kuingiza SN / VTA iliyochochewa ya uboreshaji wa hippocampal ambayo imeanzishwa na mtabiri wa mapema wa riwaya. Kwa kufurahisha, data ya hivi karibuni ya umeme wa umeme kutoka kwa rekodi za ngozi huonyesha uhusiano kati ya shughuli za ubongo kabla ya mwanzo wa kichocheo kipya na kumbukumbu ya episodic ya kichocheo hicho (Otten et al., 2006). Takwimu zetu zinaonyesha kwamba matarajio ya riwaya inaweza kuwa njia moja ambayo shughuli za prestimulus zinaweza kurekebisha usimbuaji wa kichocheo. Matokeo yetu pia yanapanua data ya hivi karibuni ya FMRI ambapo matarajio ya malipo na matarajio ya kichocheo cha kihemko walipatikana kuboresha kumbukumbu (Adcock et al., 2006; Mackiewicz et al., 2006).
Mchanganyiko wa kazi na anatomiki kati ya malipo na usindikaji wa riwaya katika SN / VTA inaweza kutumika kuimarisha tabia ya uchunguzi, kuwezesha wanyama kupata vyanzo vipya vya chakula na kuzungusha eneo lao, na hivyo kuongeza kuishi. Njia ya kupendeza ya utafiti wa siku za usoni itakuwa kuamua uhusiano kati ya matarajio ya riwaya na tabia ya kutafuta riwaya. Kwa wanadamu, utaftaji mpya wa riwaya unahusishwa na kamari na uleviSpinella, 2003; Hiroi na Agatsuma, 2005kuinua uwezekano wa biashara kati ya athari nzuri za kutarajia riwaya katika kumbukumbu na athari mbaya kuhusiana na ulevi. Uelewa bora wa uhusiano kati ya matarajio ya riwaya, malezi ya kumbukumbu na utaftaji mpya inaweza pia kufahamisha utafiti juu ya upungufu maalum wa kumbukumbu unaopatikana katika ugonjwa wa dopaminergic kama ugonjwa wa Parkinson na dhiki.
Katika masomo ya wanyama wa kiini kimoja cha usindikaji wa tuzo, uchunguzi ambao SN / VTA hujibu ili kutoa malipo ya utabiri na pia thawabu zisizotarajiwa zimehamasisha mifano ya "tafauti ya muda" (TD) ya usindikaji wa malipo (Schultz, 1998, 2002). Ikumbukwe kwamba, katika utafiti wetu, uanzishaji wa fMRI kwa matarajio ya riwaya na riwaya zisizotarajiwa zilipatikana katika sehemu tofauti tofauti ndani ya SN / VTA. Hii inazua uwezekano kwamba kunaweza kuwa na tofauti za majibu ya kikanda kati ya utabiri wa thawabu na majibu ya malipo yasiyotarajiwa katika wanyama pia, na kwamba masomo ya neuron ya kutarajia riwaya na riwaya isiyotarajiwa inaweza kuonyesha kuwa majibu sambamba ya neuronal iko katika sehemu tofauti za SN / VTA. Suala kubwa hapa ni ukweli kwamba hatuwezi kuwatenga uwezekano kwamba katika masomo yetu idadi ileile ya neuroni ambayo ilijibu utabiri wa riwaya pia ilijibu kwa riwaya isiyotarajiwa.
Kwa muhtasari, data yetu ya FMRI inaonyesha kuwa malezi ya hippocampal na SN / VTA hutumikia kazi kwa sehemu tofauti katika utabiri na usindikaji wa riwaya. Utabiri wa SN / VTA na hippocampus kutarajiwa na uwepo halisi wa riwaya katika muktadha uliopeanwa. Pamoja na data yetu ya tabia, matokeo yetu yanaonyesha kwamba ushirikiano wa SN / VTA na hippocampus kwa utabiri wa mapema wa riwaya katika awamu ya prestimulus husababisha uundaji wa kumbukumbu ulioimarishwa wa kichocheo cha riwaya kinachokuja. Matokeo haya yanatoa ushahidi kwa uhusiano wa karibu kati ya usindikaji wa malipo na riwaya ya kichocheo na inaongeza mifano ya hivi karibuni ya mwingiliano wa dopaminergic-hippocampal. Wanasisitiza umuhimu wa kipindi cha prestimulus kwa encoding ya episodic. Athari za riwaya juu ya usimbuaji ili inaweza kutegemea ufikiaji wa hali ya kutarajia katika mfumo wa kumbukumbu ya kidunia ya medial, iliyoingiliana na ushawishi wa kutoka kwa maeneo ya dopaminergic midbrain. Walakini, data ya fMRI haitoi ushahidi wa moja kwa moja kwa kuhusika kwa mifumo maalum ya neurotransmitter. Bila kujali, fMRI ni chombo muhimu cha kuchunguza shughuli zinazohusiana na tukio katika SN / VTA kwa wanadamu. Ujumuishaji wa njia za maumbile ya maumbile katika neuroimaging (Schott et al., 2006) na fMRI ya kifua kikuu inaweza kusaidia kuongeza wazi jukumu la mifumo ya usambazaji wa neuromodulatory katika usindikaji wa riwaya ya kibinadamu na uhusiano kati ya majibu ya SN / VTA na dotaminergic neurotransuction.
Shukrani
Kazi hii iliungwa mkono na ruzuku kutoka kwa Deutsche Forschungsgemeinschaft (KFO [Udhibiti wa Utambuzi wa Kumbukumbu, TP3]). Tunamshukuru Michael Scholz kwa msaada wa muundo wa fMRI, Kolja Schiltz kwa usaidizi wa uchambuzi wa fMRI na Kerstin Möhring, Ilona Wiedenhöft na Claus Tempelmann kwa usaidizi wa skanning ya FMRI.
Marejeo
;