To'liq o'rganish: Yangilikni kutish mukofot tizimini va hipokampni eslab, bu xotirani eslab qoladi
- Neuroimage. 2007 oktyabr 15; 38 (1-9): 194-202.
- doi: 10.1016 / j.neuroimage.2007.06.038
PMCID: PMC2706325
Byanka S. Wittmann, Nico Bunzeck,b Raymond J. Dolan,a va Tezcan Düzelb,c,⁎
Ushbu maqola tomonidan keltiriladi PMCdagi boshqa maqolalar.
mavhum
Fundamental nigra va ventral tegmental maydonni (SN / VTA) o'z ichiga olgan dopaminerjik midbrain mukofotlarni qayta ishlashda markaziy rol o'ynaydi. Ushbu mintaqa, shuningdek, yangi ogohlantirishlar orqali faollashib, yangilik va mukofotning funktsional xususiyatlarini baham ko'rish imkoniyatini oshiradi. SN / VTA-da mukofotni qayta ishlashning funktsional jihatlari, ya'ni kutilmagan mukofotlar va mukofotlar oldindan belgilanadigan narsalar bilan faollashuvi, shuningdek, yangilikni qayta ishlashni xarakterlaydiganmi-yo'qmi noma'lum. Ushbu savolga javob berish uchun biz fMRI eksperimentini o'tkazdik, unda 75% haqiqiyligi bilan yangi yoki taniqli sahnalar tasvirini tasvirlaydigan ramziy ko'rsatmalar ko'rib chiqildi. Biz SN / VTA yangi tasvirlarni bashorat qilish bilan bir qatorda, kutilmagan yangilik tasvirlari bilan tanishish bilan tanishmoqdalar. Yangi ogohlantiruvchilarni aniqlash va kodlashda qo'llaniladigan hipokampus, oldindan ogohlantiruvchi innovatsion javob berdi, ammo SN / VTA ning javob profilidan kutilgan va kutilmagan yangiliklarga javob berishda farq qildi. Tajribaning xatti-harakatlari kengayganida, kutilmagan yangi ogohlantirishlar bilan kutilgan yangi ogohlantiruvchilar uchun kechiktirilgan xotirani xotirada kutish mumkin bo'lgan yangi ogohlantiruvchilar bilan taqqoslashda xotirani eslab qoling. Ushbu ma'lumotlar SN / VTA javoblarida mukofotni kutish va yangi ogohlantirishlarni kutish bilan bog'liq bo'lgan umumiyliklarni ko'rsatadi. Biz ushbu ogohlantiruvchi javob hipokampusun oldindan faollashtirilishi bilan birga, yangi hodisalarning yanada keng kodlashiga olib boradigan motivasion kashfiyot yangilik signalini kodlashni taklif qilamiz. Keyinchalik umumiy ma'lumotlarga ko'ra, ma'lumotlar yangi turdagi dopaminarjik ishlov berish yangi muhitni tadqiq qilishda muhim ahamiyatga ega bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi.
Kirish
Hayvonlarda yagona neyronli yozuvlar va yaqinda ishlab chiqilgan magnit-rezonans tomografiya (fMRI) tadkikotlari odamlarda SN / VTA midbrain mintaqasi nafaqat mukofot bilanShultz, 1998), balki mustahkamlovchi bo'lmasa ham, yangi ogohlantiruvchiSchultz va boshq., 1997; Schott va uning hamkorlari, 2004; Bunzek va Düzel, 2006). Yangilik bilan SN / VTA faollashuvi yangilikning o'ziga xos foydali xususiyatlarga ega bo'lish ehtimolini oshiradi. Agar shunday bo'lsa, mukofotni qayta ishlash xususiyatlari, masalan, shamollashdagi javoblarning vaqtincha o'zgarishi kabi, yangiliklarni qayta ishlashga ham tegishli bo'lishi kerak. Mukofotni kutish paradigmalarida, prognozli stimul va keyingi mukofotni etkazib berishning ehtimolligi o'rganilgach, dopaminergik neuronlar kodini mukofotlashni taqozo etadi. Xususan, ushbu neyronlar mukofotning birinchi ishonchli belgilariga javob berishadi, lekin mukofot olish uchun endi (Ljungberg va boshq., 1992; Schultz va boshqalar, 1992, 1997; Shultz, 1998). SN / VTA da yangilikni qayta ishlash jarayoni ham ushbu mukofotga oid xususiyatlar aniq emasligini ko'rsatadi.
Hipokampus yangi voqealar uchun epizodik uzoq muddatli xotiralarni shakllantirishda juda muhimdir (Varg'a-Xadem va boshq., 1997; Düzel va uning hamkorlari, 2001) va SN / VTA da yangilik belgisi uchun katta kirishniLisman va Greys, 2005). SN / VTA neyronlari tomonidan chiqarilgan dopamin, hipokamp mintaqasida uzoq muddatli kuchlanish (LTP) va uzoq muddatli depressiyani (LD) barqarorlashtirish va saqlab turish uchun juda muhimdir. CA1 (Frey va boshqalar, 1990, 1991; Huang va Kandel, 1995; Sajikumar va Frey, 2004; Limon va Manahan-Vaughan, 2006; Ko'rib chiqish uchun qarang Jay, 2003). fMRI ma'lumotlari birgalikda SN / VTA va hipokamp qo'zg'atish muvaffaqiyatli uzoq muddatli xotira hosil bo'lishigaSchott va uning hamkorlari, 2006) va yangi rag'batlantiruvchi kodlashda mukofotni yaxshilash (Wittmann va uning hamkorlari, 2005; Adcock va boshq., 2006). Bunday yaqinlashib kelayotgan dalillarni hisobga olgan holda, so'nggi paytlarda hippokampusga bog'liq bo'lgan xotira shakllanishi modellari hipokampusda yangilikni aniqlash va SN / VTA dan kelib chiqadigan yangi dopaminerjik modulyatsiya bilan hipokamp bosimining kuchayishi o'rtasidagi funktsional munosabatni ta'kidlaydiLisman va Greys, 2005). Shu sababli, SN / VTA yangilikni kutish bilan faollashtiriladimi, hipokampal plastisitenin mexanizmlarini qabul qilish uchun yangilik va mukofot o'rtasidagi munosabatlarni kontseptual tushunishdan tashqariga chiqadi. Bundan tashqari, so'nggi paytlarda SN / VTA-da yangilik va mukofotlar bilan ishlash o'rtasidagi munosabatni tushunish motivatsiyani, yangilikni izlash xatti-Bunzek va Muzdal, 2006; Knutson va Cooper, 2005).
Biz mukofotni kutish protseduralari asosida modellashtirilgan fMRI paradigmida yangi va tanish ogohlantirishlarga oldindan javob beruvchi javoblarni tekshirdik (Anjir. 1). Rangli kvadratlar yangi yoki oldindan taniqli sahnalar tasvirini taqdim etishni nazarda tutadigan ramkalar sifatida xizmat qilgan. Mavzularga har bir ko'rsatgichga qatnashish topshirildi va keyinchalik keyingi tasvirning tanish yoki yangi bo'lib bo'lmagani imkon qadar tez va aniq ko'rsatma berildi. FMRI eksperimenti ko'plab sinovlarni talab qilganligi sababli, biz ham xatti-harakatlarning xatti-harakatlarining eskirgan / bilish paradigmalaridan foydalangan holda yangilikni oldindan sezish bilan qanday ta'sirlanganini baholash uchun maqbul xatti-Tulving, 1985).
Sinov jarayonlari
Mavzular
Eksperimentda o'n besh sog'lom kattalar (o'rtacha yoshi [± SD] 24.5 ± 4.0 yosh, barchasi o'ng qo'lli, 7 erkak) ishtirok etishdi. Barcha ishtirokchilar yozma ravishda ishtirok etishga rozilik berishdi va o'rganish Magdeburg universiteti tibbiyot fakulteti axloq qo'mitasi ko'rsatmalariga muvofiq edi.
Eksperimental paradigma
Biz normallashtirilgan nashrida bo'lgan 245 kulrang rangli landshaft fotosuratlaridan foydalandik. Ishtirokchilar yozma ko'rsatmalar oldilar, shu jumladan tanishish uchun tanlangan beshta rasmni bosib chiqarishdi. Skanerga kirishdan oldin ushbu rasmlarning har biri sakkiz marta kompyuter ekranida tasodifiy tartibda namoyish etildi (davomiyligi: 1500 ms, ISI: 1200 ms), qatnashchilarga diqqat bilan tomosha qilish uchun ko'rsatma berildi. Skanerda ham anatomik, ham funktsional tasvirlar to'plandi. Ishtirokchilar 12 daqiqalik 5.7 ta mashg'ulotda qatnashdilar, ularning har biri 40-4.5 s gacha bo'lgan 12 ta sinovdan iborat. Har bir sinov paytida ishtirokchilar sariq yoki ko'k kvadratni (1500 ms) ko'rdilar, bu quyidagi rasm tanish yoki yangi bo'lishini 75% aniqlik bilan ko'rsatdi (qarang Anjir. 1Vazifa va ko'rsatmalar uchun). O'zgaruvchan kechikishdan so'ng (0-4.5 soniya) sinovlarning 75 foizida prognoz qilingan toifadagi rasm ko'rsatildi va bashorat qilinmagan toifadagi rasm, tanish belgisidan keyin roman va yangilik belgilaridan keyin tanish bo'lgan 25-rasmda ko'rsatildi. Sinovlarning% (1500 milodiy). Ikkala toifalar ham bir xil darajada namoyish etilardi. Ishtirokchilar tezkor tugmachani bosish bilan (o'ng yoki chap ko'rsatkich yoki o'rta barmog'i) rasm tanish toifadan ekanligini yoki yo'qligini ko'rsatdilar. Keyinchalik o'zgaruvchan davomiylikni aniqlash bosqichi (1.5-4.5 soniya). Har bir rasm toifasi bilan bog'liq signal ranglari ishtirokchilar o'rtasida muvozanatlashdi, shuningdek, javob beradigan qo'l va toifalarga barmoqlarning tayinlanishi.
fMRI protseduralari
Biz 226 T skanerda (Siemens Magnetom Trio, Erlangen, Germaniya) sessiya davomida 3 ta echo-planar tasvirni (EPI) TRni 1.5 s va TE ni 30 ms ga sotib oldik. Tasvirlar o'rta miyaning uzunlamasına o'qi bo'ylab (24 × 64 matritsa; ko'rish maydoni: 64 sm; voksel hajmi: 19.2 × 3 × 3 mm) 3 ta bo'lakdan iborat bo'lib, ular qatorlar qatorida to'plangan. Ushbu qisman gippokampus, amigdala, miya sopi (diensefalon, mezensefalon, ko'prik va medulla oblongatani o'z ichiga oladi) va prefrontal korteksning ayrim qismlari bilan qoplangan. Skanerning shovqini quloq tiqinlari bilan kamaytirildi va ko'pikli yostiqlar yordamida sub'ektlarning bosh harakatlari minimallashtirildi. Rag'batlantirish ketma-ketligi va vaqti signal va natijaga bog'liq gemodinamik javoblarni ishonchli ajratish samaradorligi uchun optimallashtirildi (Hinrichs va boshq., 2000). Normalizatsiyani yaxshilash uchun har bir subyekt uchun inversiyalarni tiklash EPI tartibi (IREPI) sotib olingan. Internet saytlarini parametrlari EPI navbati bilan bir xil, ammo to'liq miya qamrovi bilan bir xil edi.
Matlabda (SPM2; Wellcome Trust Center for Neuroimaging, Neurology Institute, London, Buyuk Britaniya) amalga oshirilgan Statistik parametrlarni xaritalash dasturi yordamida oldindan ishlov berish va ma'lumotlar tahlili o'tkazildi. EPI tasvirlari tilimning vaqtini va harakatini hisobga olgan holda tuzatildi va keyin mavzuning anatomik IREPI-ni SPM shabloniga o'zgartirib, ushbu parametrlarni funktsional tasvirlarga qo'llagan holda ularni 2 × 2 × 2 mm o'lchamdagi voksellarga aylantirib, Monreal Nevrologiya instituti shabloniga fazoviy ravishda normalizatsiya qilindi. Keyin ular 4 mm Gauss yadrosi yordamida tekislangan.
Statistik tahlil uchun, ma'lumotlar voxel-by-voxel global miqyosidagi o'rtacha va yuqori o'tkazgichli filtriga tarqaldi. Har bir fan uchun sinov mashg'ulotlari qanotli gemodinamik javob berish funktsiyasi va uning vaqtinchalik teriblari bilan bog'liq bo'lgan vektorni konversiyalash orqali baholandi (Friston va boshq., 1998). Har bir ishtirokchi uchun qiziqish effektini modellashtirish uchun umumiy boshlang'ich chiziqli model (GLM) belgilandi, sinov uchun ikkita onsets, biri boshlang'ich uchun, ikkinchisi esa natijalar boshlanishi uchun (kovaryatlar: yangilik belgisi, taniqlilik belgisi, kutilgan / kutilmagan natija, kutilgan / kutilmagan tanish natija) va qoldiq harakatlar bilan bog'liq narsalarni ushlab turishning hech qanday qiziqishi bo'lmaydigan oltita shartnoma. Quyidagi kontraktlar tahlil qilindi: yangi va tanish tanishlar, yangi va tanish natijalar, kutilmagan natijalar kutilgan natijalar, kutilmagan va kutilmagan natijalar va kutilmagan natijalar kutilgan natijalar. Parametrlarni baholashda lineer kontrastlarni qo'llash orqali har bir ishtirokchi uchun statistik parametrik xaritalar yaratilganidan keyin guruhdagi ta'sirlarni baholash uchun ikkinchi darajali tasodifiy effektlar tahlil qilindi. Sovg'ani faollashtirish va hipokampal tizimlarning priori gipotezasini hisobga olib, natijalar bir namunadagi ahamiyatga ega bo'lgan t- arafasida p <0.005, tuzatilmagan va minimal klaster hajmi k = 5 voksel, agar boshqacha ko'rsatilmagan bo'lsa. So'ngra sferik kichik hajmdagi tuzatish tepadagi voksellar markazida tuzilishlar o'lchamiga mos keladigan diametrlardan foydalangan holda amalga oshirildi [7.5 mm oldingi hipokampustagi faollashuv uchun (qarang Lupien va boshq., 2007) va substratia nigra aktivatsiyalari uchun 4.5 mm (qarang Geng va uning hamkorlari, 2006)]. Nigra substansiyasida va gipokampusda pik-voksellarning beta qiymatlari chiqarilib, signal o'zgarishi foizini olish uchun sinov jarayonida umumiy faollik darajasi uchun HRF qiymati bilan tuzatildi. Barcha xulq-atvor o'rtacha qiymatlari o'rtacha qiymatlari ± o'rtacha xato (SEM) sifatida berilgan.
O'rtacha miya faolligini lokalizatsiya qilish uchun aktivizatsiya xaritalari oldindan olingan 33 kengaygan joylardagi magnitlanishi bilan almashinish (MT) tasvirlarining o'rtacha rasmiga o'rnatildiBunzek va Düzel, 2006). O'lchamli tasvirlarda, asosan nigra atrofdagi tuzilmalardan osonlik bilan ajratilishi mumkin (Eckert va boshq., 2004). Harakatlarning lokalizatsiya qilinishiga yordam berish uchun har bir kontrastning eng yuqori voksellari Talairach maydoniga (Talairach va Tournoux, 1988) Matlab funktsiyasidan foydalanish mni2tal.m (Metyu Bret, 1999) va Talairach Daemon Client dasturidan foydalangan holda anatomik joylarga mos tushadiLancaster va boshq., 2000; Version 1.1, Tadqiqotlarni ko'rish markazi, San-Antoniodagi Texas sog'liqni saqlash ilmiy markazi universiteti). Shuning uchun barcha stereotaksik koordinatalar Talairach kosmosda berilgan.
Xotirani alohida baholash
FMRI natijalari asosida olib borilgan alohida xulq-atvorda 12 ishtirokchilari (2 erkak) fMRI eksperimenti uchun qo'llaniladigan tanish tanishuv va yangiliklarni kutish jarayonlarini yakunladilar. Behavioral eksperiment fMRI tajribasidan ajratildi, chunki fMRIdagi ogohlantirishning davomiyligi va soni signal sifatini yaxshilash uchun optimallashtirilgan, ammo xotira samarasini tasodifan yuqoriroq qilishiga imkon berish uchun juda kengaytirilgan. Shunday qilib, xatti-harakatlarda xotirlashni engillashtirish uchun kutilgan yangi rasmlarni o'z ichiga olgan sinovlar sonini 120 ga qisqartirildi, kutilmagan yangi rasmlarning soni esa 40ga. O'quv mashg'ulotidan bir kun o'tib, ishtirokchilar o'rganish bosqichidan (hozirgi "eski" rasmlar) va 160 yangi dağıtıcı rasmlarni 80 yangi rasmlarini o'z ichiga olgan xotira testini, ishtirokchilar bundan oldin ko'rmagan (Anjir. 1B) Tadqiqotning ushbu qismida ishtirokchilar har bir rasm uchun ketma-ket ikkita qaror qabul qildilar, ikkalasi ham rasm ostida keltirilgan matn bilan tasdiqlandi. Birinchi qaror "eski / yangi" hukmni qabul qilish edi, ikkinchi qaror "eslab qolish / bilish / taxmin qilish" ("eski" javobdan keyin) yoki "ishonch / taxmin" ("yangi" javobdan keyin). hukm. Vaqt o'z-o'zidan o'tib ketdi, qaror qabul qilish vaqtlari mos ravishda 3 soniya va 2.5 soniya bo'lib, keyingi rasm taqdimotidan oldin 1 soniyani aniqlash bosqichi o'tdi.
natijalar
Xulq-atvor natijalari
O'rganish bosqichi uchun 2 × 2 × 2 ANOVA ishtirokchilarning to'g'ri sinovlarda reaktsiya vaqtlari bo'yicha rasmlar toifasi (yangi / tanish), kutish (kutilgan / kutilmagan) va guruh (skanerlangan guruh / xotira guruhi) omillari bilan rasm toifasi va kutish hamda guruh va rasm toifalari o'rtasidagi o'zaro ta'sir (qarang. qarang 1 stol reaktsiya vaqtlari uchun; toifa effekti: F[1,25] = 31.57, p <0.001; kutish effekti: F[1,25] = 8.47, p <0.01; o'zaro ta'sir: F[1,25] = 5.49, p <0.05). Post hoc juftlashtirildi t-testlar kutilgan taniqli fotosuratlar va kutilgan yangi rasmlar uchun reaktsiya vaqtlari tegishli kutilmagan fotosuratlarga qaraganda ancha qisqarganligini tasdiqladi (p <0.01 va p Mos ravishda <0.05). Ham kutilgan, ham kutilmagan tanish rasmlarning reaktsiya vaqtlari mos keladigan yangi suratlarga qaraganda ancha qisqaroq edi (p <0.001 va p = Mos ravishda 0.001). O'zaro ta'sir effekti faqat bitta ishtirokchi guruhidagi muhim toifadagi ta'sirdan kelib chiqmadi treaksiya vaqtlarini yangi va taniqli fotosuratlar bilan taqqoslash ikki guruh uchun ahamiyatli edi (p <0.05 skanerlangan guruh uchun va p <Xotira guruhi uchun 0.001). Ushbu natijalar ishtirokchilar ko'rsatmalarga e'tibor berishganini va ularni yangi va tanish rasmlarning kamsitilishi uchun xatti-harakatlarda ustunlikka ega bo'lishlari uchun ishlatganligini tasdiqlaydi. To'g'ri javob stavkalari toifalar yoki guruhlar o'rtasida farq qilmadi (kutilayotgan yangi suratlar uchun o'rtacha: 95.1% ± 3.7%, kutilmagan yangi rasmlar uchun: 94.1 ± 3.6%, kutilgan tanish rasmlar uchun: 93.8% ± 3.9% va kutilmagan tanish rasmlar uchun : 93.4% ± 3.5%).
Keyin xulq-atvorda tekshiruv natijalarini 1 kunidan so'ng olib borilgan xotira testidan tahlil qildik. Funktsiyalar xotirasi (eslab qolish / bilish stavkalari) va yangilikni kutish (kutilgan / kutilmagan) bo'lgan ikki tomonlama ANOVA o'zaro ta'sirni ko'rsatdi (F[1,11] = 5.66, p <0.05). Post hoc juftlashtirildi t-test kutilgan (8.9 ± 5%) kutilmagan (0.9 ± 4%) yangi suratlarga nisbatan tuzatilgan eslash / bilish stavkalari o'rtasidagi sezilarli darajada yuqori farqni aniqladi (p <0.05; javob stavkalari uchun qarang 2 stol). Keyinchalik xok qo'shilgan t- testlar tasdiqlangan eslash darajasi va tuzatilgan bilish darajasi va kutilgan va kutilmagan holatlar sezilarli darajada farq qilmaganligini tasdiqladi. Tahmin javoblarining nisbati toifalar o'rtasida farq qilmadi (kutilgan rasmlar uchun 11.1 ± 2.3% va kutilmagan rasmlar uchun 12.3 ± 2.4%).
Shuningdek, biz keng tan olingan model asosida mustaqillikni ko'zda tutgan holda eslash va tanishlik hissalarini tahlil qildik (Yonelinas va boshq., 1996), uning xotirasi hippocampusga bog'liq bo'lgan chegara jarayonini ifodalaydi, shunga qaramasdan tanishlik buzilmaydigan hipokampus bo'lmasa qo'llab-quvvatlanishi mumkin bo'lgan signalni aniqlash jarayonini ifodalaydi. Xotirlash eskirgan signallarni (RFA) eslab qolish tezligidan chiqarib hisoblab chiqilgan. Tanishlik birinchi navbatda tanishlik bilan bog'liq javoblarni hisoblash (FR, pastdagi tenglamani ko'rib chiqish) va keyinchalik tegishli d-prime qiymatini topish bilan baholandi.
Foiz nisbatlarini hisoblaydigan eslab qolish (RE) bashoratini solishtirish va ular bilan tanishish bashoratini (FE) solishtirish uchun d"qadriyatlar, ikkala o'lchov ham o'zgartirildi z- statistik tahlildan oldingi natijalar. Funktsiyalar xotirasi (eslab qolish tahminlari / tanish hisobi) va yangilanish kutilganligi (kutilgan / kutilmagan) bilan ikki tomonlama ANOVA ANOVAda javob darajasi bo'yicha olingan ta'sirni tasdiqladi (F[1,11] = 5.78, p <0.05).
fMRI natijalari
Yangi fotosuratlarni oldindan belgilashga olib keladigan izlar, taniqli fotosuratlarni oldindan belgilashdan farqli o'laroq, dopaminerjik tizimni tashkil etuvchi miya hududlarida sezilarli darajada yuqori faolliklarga olib keldi (chap striatum, o'ng o'rta miya, ehtimol SN; Shakl. 2A, B; 3 stol), oldindan mukofotlash bilan bog'liq bo'lgan joylar (Knutson va boshq., 2001a, b; O'Doherty va boshq., 2002; Ko'rib chiqish uchun qarang Knutson va Cooper, 2005). Natija kontrasti uchun kutilmagan natijalar kutilgan yangi natijalar ham SN / VTAShakl. 4A, B; 4 stol). Ushbu faollashtirish naqshlari, dopaminerjik midbrenda ko'rilgan aktiv paterni, mukofot pulilari bilan taqqoslanadi, bu erda dopaminergik neyronlar mukofotda bashorat qilish xatosiSchultz va boshq., 1997). Bunga javoban, tanish narsalar va kutilmagan va kutilgan taniqli suratlarga javoban faoliyat bu naqshni ko'rsatmadi. Shunday qilib, ushbu natijalar SN / VTA da yangilik va mukofotni qayta ishlash bilan paralellik ko'rsatadi.
Hipokampusta, yangilikni kutish va yangi natijalar, tanish ogohlantiruvchilarning kutilgandagi va natijalari bilan solishtirganda, rivojlangan ikki tomonlama faoliyat bilan bog'liq edi (Shakl. 2C, D va 3; 3 stol). Hipokampus kutilmagan yangi suratlar uchun ham kutilgan yangi suratlardan ko'ra (Shakl. 4C, D; 4 stol). Bundan tashqari, chap hipokampus (Talairach koordinatalari: - 36, - 14, - 14) kutilgan barcha rasmlardan farqli o'laroq kutilmagan rasmlarni namoyish qilish uchun yuqori faollikni ko'rsatdi, bu esa kontekstual yangilikning gippokampal ishlov berishiga mos keldi (Ranganath va Rainer, 2003; Bunzek va Düzel, 2006).
Belgilanish bosqichida, o'ng "SN / VTA" faollashuvi va o'ng hipokampal faollik o'rtasida "yangilik va tanishishni kutish" qarama-qarshiligining yuqori darajadagi tovushlariga javoban signallarning o'rtacha foiz o'zgarishi yordamida sinovdan o'tkazilganligi o'rtasida sezilarli ijobiy korrelyatsiya mavjud edi. Pearsonniki r = 0.48, p <0.05 bitta dumli; Anjir. 5). Shunday qilib, bizning ma'lumotlarimiz innovatsion ishlov berishda SN / VTA va hipokampus o'rtasidagi funktsional o'zaro ta'sirlar bilan bir qatorda funktsional disosiytsiyalarni ko'rsatadi.
muhokama
Xulq-atvorda, ishoraning amal qilish muddati yangi va tanish bo'lgan ogohlantirishlarni kamsitish paytida sub'ektlarning reaktsiya vaqtlariga sezilarli ta'sir ko'rsatishi bilan bog'liq bo'lib, yangi yoki tanish voqealarni bashorat qiladigan belgilar sub'ektlar tomonidan qayta ishlanganligini ko'rsatdi. fMRI tahlillari shuni ko'rsatdiki, yangi tasvirlarni bashorat qiladigan signallar tanish stimullarni bashorat qilishdan ko'ra ancha yuqori SN / VTA faolligini keltirib chiqardi (Shakl. 2A, B; 3 stol). Yangiliklarga javoban ushbu SN / VTA aktivatsion modeli mukofot prensiblarida topilgan naqshga o'xshaydi, unda mukofotning eng qadrli oldindan belgilariKnutson va boshqalar, 2001a; Wittmann va boshq., 2005). SN / VTA-da mukofotni qayta ishlashning yana bir xususiyati, kutilgan mukofotlarga nisbatan kutilmagan natijani oshirish (Shultz, 1998), SN / VTA yangiliklari bilan ham parallel edi. Kutilmagan taqdimotga javoban SN / VTA faollashuvi yangi materiallarni kutilayotgan taqdimot bilan solishtirganda (Shakl. 4A, B; 4 stol). Kutilmagan SN / VTA faollashuvi, yangi ogohlantiruvchi vositalar orqali paydo bo'lgan gemodinamik signalning ifloslanishini aks ettirmaydi, chunki yangi ogohlantiruvchi predmetlar yoki tanish-bilish qobiliyatlari bilan SN / VTA faollashuvi yo'q, chunki u jitter protokolining samaradorligini namoyish etadi.
Bizning topilmalarimiz yangilik va mukofot o'rtasidagi o'xshashlik SN / VTA-hippokampal davrlariga ta'sir qilmasdan ortib boradi va yangilikning o'ziga yarasha mukofotni olish imkoniyatini oshiradi. Bu hayvonot tadqiqotlari, jumladan, yangi ob'ektlarni o'rganish paytida amfetaminning o'z-o'zini boshqarishini qisqartiruvchi ma'lumotlarga (masalan,Klebaur va boshq., 2001), yangi ogohlantiruvchi vositalarni o'z ichiga olgan muhit uchun joyni afzal ko'rish (Bevins va Bardo, 1999) va yangilanishi (Reed va boshq., 1996). Shunga qaramay, yangilik va mukofotlar o'rtasidagi ushbu munosabatlar ma'lum ogohlantirgich bilan samarali ishlaydigan an'anaviy mustahkamlash protokollaridan kelib chiqadigan ta'sirlarga ta'sir qilmaydi. Bu shuni anglatadiki, ko'p holatlarda, agentning juda yaxshi tanish narsalarga mukofotlar uyushmasini shakllantirishi juda foydalidir. Shunga qaramay, bizning ma'lumotlarimiz yangi ogohlantiruvchining ichki mukofot xususiyatlarini, odatda, yangi kontekst va elementlarga nisbatan kuzatuvchi xatti-Ennaster va Delakor, 1988; Stansfield va Kirstein, 2006). SN / VTA neuronal mukofotlash natijalarini kodlashning yana bir xususiyati adaptiv kodlash (Tobler va boshq., 2005), har bir kontekstda mavjud bo'lgan muqobil yutuqlarga bog'liq ravishda bir xil kutilgan mukofot qiymatiga javob berishning turli darajalari bilan tavsiflanadi. O'rtacha qiymatga ega bo'lgan mukofotlar, yuqori qiymatga ega mukofotlarga ega bo'lgan holda, past narxli mukofotlarga ega bo'lgan holda, yuqori dopaminergik javobga olib keladi. SN / VTA mukofotining ushbu funktsiyasi odamlarda yangilik uchun yangilanmagan. Darhaqiqat, mukofotdan farqli o'laroq, yangilik SN / VTA (SN / VTA) da moslashtirilgan tarzda kodlanmasligi mumkinBunzek va Düzel, 2006), yangilik va mukofotlar o'rtasidagi funktsional farqlarni ilgari surish uchun taklif qiladi.
Hipokampta yangiliklarni qayta ishlash jarayonida rag'batlantirishga bog'liq bo'lgan faoliyat shakli SN / VTAda ko'rib chiqilgan modellardan farq qiladi. SN / VTA dan farqli o'laroq, hipokampus, kutilgan yangi ogohlantirishlarning o'zlari uchun yuqori faollikni ko'rsatdi (Anjir. 3). Bundan tashqari, hipokampus mazmunan yangilikle ham faollashtirilgan (Lisman va Greys, 2005) taniqli fotosuratlarning kutilmagan taqdimotiga javoban, rag'batlantiruvchi yangilikdan qat'iy nazar. Bu avvalgi ma'lumotlarni tasdiqlaydi (Bunzek va Düzel, 2006), shu jumladan, ushbu tuzilmani o'rgandagi ketma-ketlikdagi noto'g'ri ma'lumotlarga nisbatan sezgirligini ko'rsatadigan topilmalar (Kumar va Maguire, 2006). Hipokampusni yangi ogohlantirishlar bilan faollashtirish VTA-hippokampali pastadir modeli bilan mos keladi, unga muvofiq hipokampallik yangiliklari SN / VTA ga ogohlantiruvchi ma'lumotni saqlangan uyushmalar bilan intrahippocampal taqqoslashidan (Lisman va Greys, 2005). Innovatsion-prognozlashning prognozlariga javoban gipotampal faollashuv (Shakl. 2C, D; 3 stol), boshqa tomondan, bu model bilan tushuntirish mumkin emas. Biz dopaminerjik prognozlash signalini dopaminerjik uskuna orqali hippokampali aktivatsiyani Ca1 (Jay, 2003), ushbu ishda topilgan SN / VTA va hipokamplarda ishora bilan bog'liq faoliyat o'rtasida sezilarli korrelyatsiyaga mos keladigan sharh.
Oldingi natijalarga ko'ra, mezolimbik tizimdan tashqarida bo'lgan bir necha miya joylari mukofot prensiblarida farqli oldindan javob beruvchi javoblarni ko'rsatadi. Yaqinda keltirilgan misol - bu birinchi vizual korteks V1 (Shuler va Bear, 2006). Ushbu javoblar dopaminerjik modulyatsiyani boshqaradigan faraz qilinadi. Shu kabi mexanizm yangilikni qayta ishlashga ham tegishli bo'lishi mumkin. Dopaminerjik midbrain hipokampusni yoki aksincha, hippokampus va SN / VTA'yı birlashtirish, hipokampusa oldindan sezilarli darajada ortishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Bu, o'z navbatida, kelgusi yangi ogohlantiruvchilar uchun ta'limni kuchaytiradigan davlatni yaratishi mumkin.Blumenfeld va boshq., 2006).
Yangilikni kutishning SN / VTA-hippokampalli ishlashiga qo'shimcha ravishda, yangiliklarning qiziqishlariga javoban faoliyatni ko'rsatadigan boshqa miya hududlari ham bor edi, bu ayniqsa, yangilikni qayta ishlash bilan bog'liq bo'lgan frontal korteksdagiDaffner va boshq., 2000; 3 stol) va parahippokampal korteks (Duzel va boshq., 2003; Ranganath va Rainer, 2003). Gipotezalarimiz SN / VTA va hipokampal qayta ishlashga qaratilganligi sababli, ushbu natijalarni yanada yaqinroq o'rganish ushbu tadqiqot doirasidan tashqarida. Frontoparietal yangilik tarmog'ining kelajakdagi tekshiruvi va SN / VTA va hipokampus bilan o'zaro ta'siri, yangilikni qayta ishlashning o'sib borayotgan tushunchasini sezilarli darajada oshiradi.
Hipokampusun oldindan rejalashtirish vaqtida oldindan rejalashtirishni o'rganishni engillashtiradi degan fikrga asosan, xulq-atvor ma'lumotlarimiz, 1 kundan so'ng xotira sinovdan o'tkazilganda kutilgan yangi suratlardan kutilmagan yangi rasmlarga qaraganda kutilgan yangi tasvirlarni eslab qolish / bilish javob farqi keltirib chiqardi. E'tiborli javob, o'rganish davridan kontekstni eslashni talab qiladi va shuning uchun xotira xotirasining tanishlikka asoslangan epizodik jihatdan farqli ravishda epizodik xotirani aks ettiradi (Tulving, 1985; Duzel va boshq., 2001; Yonelinas va boshq., 2002). Hipokampus oldingi ishlarda muvaffaqiyatli epizodik xotira shakllanishi bilan bog'liq (masalan Brewer va boshq., 1998; Wittmann va uning hamkorlari, 2005; Daselaar va boshq., 2006) va hipokampusun lezyonları birinchi navbatda tan olinadigan xotira qisminiDuzel va boshq., 2001; Aggleton va Brown, 2006). Biz yaqinda xabar berganimizdek, mukofotni xotirlatish uchun stimulyatsiya bashorat qilish, mukofotning yo'qligi haqida ogohlantirgandan ko'ra ko'proq eslab qolish / bilish nisbati bilan bog'liqWittmann va boshq., 2005) va ushbu xotira yaxshilanishi SN / VTA va hipokamp qo'zg'atish faollashuvi bilan bog'liq bo'lib, kodlash vaqtida stimulyatsiyalarni bashorat qilish uchun javob beradi. Bizning hozirgi natijalarimiz ushbu topilmalarni yangilanishning eng dastlabki predmeti tomonidan yaratilgan SN / VTA bilan bog'liq hipokamp bosimini yaxshilashni o'z ichiga oladi. Qizig'i shundaki, bosh terisi yozuvlaridagi so'nggi elektrofizyolojik ma'lumotlar, yangi stimulning boshlanishidan oldingi paytlardagi miya faoliyati bilan ushbu stimulning epizodik xotirasi (Otten va boshq., 2006). Bizning ma'lumotlarga ko'ra, yangilikning oldindan rejalashtirilishi, prestimulus faoliyati stimul kodlamasini modulyatsiya qilishi mumkin bo'lgan bir mexanizm bo'lishi mumkin. Bizning topilmalarimiz shuningdek, yaqinda o'tkazilgan fMRI ma'lumotlarini kengaytirmoqda va unda mukofotning kutilganligi va hissiyotlarning rag'batlantirilishi oldindan xotiraniAdcock va boshq., 2006; Mackiewicz va boshq., 2006).
SN / VTA-da mukofot va yangilikni qayta ishlash o'rtasidagi funktsional va anatomik ketma-ketlik, hayvonlar uchun yangi oziq-ovqat manbalarini topishga va joylashuvini aniqlashga yordam beradi, shu bilan birga omon qolishni yaxshilaydi. Kelgusidagi tadqiqot uchun qiziqarli yondashuv - yangilikni oldindan sezib lazzatlanish va yangilik his-tuyg'u qobiliyatlari o'rtasidagi munosabatni aniqlashdir. Odamlarda innovatsion qobiliyatlarni oshirish qimor va giyohvandlik bilan bog'liq (Spinella, 2003; Xiroi va Agatsuma, 2005) xotirada kutilayotgan yangilikning foydali ta'siri va giyohvandlikka bog'liq salbiy ta'sirlari o'rtasida kelishuv imkoniyatini oshirish. Yangilikni kutish, xotirani shakllantirish va yangilik izlash o'rtasidagi munosabatlarni yaxshiroq tushunish, shuningdek, Parkinson kasalligi va shizofreniya kabi dopaminerjik disfunktsiyada topilgan o'ziga xos xotira etishmovchiligi to'g'risida ma'lumot beradi.
Bir hujayrali hayvonlarni mukofotlash bo'yicha tadqiqotlar davomida, SN / VTA predmeti va kutilmagan mukofotga javob beradigan kuzatishlarga ko'ra, mukofotni qayta ishlashning «vaqtinchalik farqi» (TD) modellariSchultz, 1998, 2002). Shuni ta'kidlash kerakki, bizning tadqiqotlarimizda SN / VTA doirasida bir-biridan farqli qismlarida yangilikni kutish va kutilmagan yangilik uchun fMRI faollashtirildi. Bu esa, mukofotni bashorat qilish va hayvonlarning kutilmagan mukofot reaktsiyalari o'rtasida mintaqaviy javob farqlari bo'lishi ehtimolini oshiradi va yangiliklarning kutilmagan va yangilanmaydigan yangiliklarning yagona neyronli tekshiruvlari ham tegishli neyronal javoblar SN ning turli qismlarida joylashganligini ko'rsatishi mumkin / VTA. Bu erda ogohlantirish, bizning tadqiqotimizda yangilikni taxmin qilishga javob beradigan bir xil neyron populyatsiyasining kutilmagan yangiliklarga ham javob berganligi ehtimolini istisno qilishimiz mumkin emas.
Xulosa qilib aytganda, bizning fMRI ma'lumotlarimiz hipokamp shakllanishi va SN / VTA ning yangilikni bashorat qilish va qayta ishlashda qisman turli funktsiyalarga ega ekanligini ko'rsatadi. SN / VTA prognozlashni va hipokampni muayyan kontekstda kutilgan va haqiqiy yangilik mavjudligini ko'rsatadi. Xatti-harakatlarimiz bilan birgalikda bizning kashfiyotlarimiz SN / VTA va hipokampusni prestimulus bosqichidagi yangilikni eng erta aniqlashda kooperatsiya qilishni kelgusi yangi ogohlantirish uchun rivojlangan xotira shakllanishiga olib keladi. Ushbu topilmalar mukofotni qayta ishlash va rag'batlantirishning yangiliklari bilan yaqin munosabatlarga dalil va dopaminergik-hipokampal shovqinlarning so'nggi modellarini kengaytiradi. Ular epizodik kodlash uchun prestimulus davrining muhimligini ta'kidlashadi. Yangilikning kodlash bo'yicha ta'siri shu sababli medial temporal xotira tizimida dopaminerjik midbren joylaridan modulyatsion ta'sirlar orqali vositachilikka bog'liqdir. Biroq, fMRI ma'lumotlari ma'lum nörotransmiter tizimlarini jalb qilish uchun bevosita dalillar bilan ta'minlamaydi. Shunga qaramay, fMRI odamlarda SN / VTA-da sodir bo'lgan voqealarni o'rganish uchun qimmatli vositadir. Molekulyar genetik yondashuvlarni neyroimagingga integratsiyalash (Schott va uning hamkorlari, 2006) va farmakologik fMRI, inson yangiligi jarayonida neyromodulator transmitter tizimlarining rolini va SN / VTA javoblari va dopaminerjik nörotransmission o'rtasidagi munosabatni yanada yoritishga yordam berishi mumkin.
rahmat
Bu ish Deutsche Forschungsgemeinschaft (KFO [Memory of Cognitive Control, TP3]) tomonidan taqdim etilgan grantlar yordamida amalga oshirildi. FMRI tahlili bilan yordam berish uchun fMRIni ishlab chiqish uchun yordam uchun Mixael Scholzga, Kolma Schiltzga va fMRIni tekshirishga yordam berish uchun Kerstin Möhring, Ilona Wiedenhöft va Claus Tempelmannga yordam berish uchun minnatdorchilik bildiramiz.
Manbalar
;
