多巴胺神经元通过电路定义的激励特性创建巴甫洛夫条件刺激。

Nat Neurosci。 2018 Aug; 21(8):1072-1083。 doi:10.1038 / s41593-018-0191-4。 Epub 2018 Jul 23。

桑德斯BT1,2,3, 理查德JM4,5,6, Margolis EB7, Janak PH8,9,10.

抽象

通过巴甫洛夫学习,环境线索成为条件刺激,引导动物获得生存所必需的奖励(例如食物)。 我们测试了中脑多巴胺神经元在赋予线索预测和激励属性方面的基本作用,而不受外部奖励的影响。 我们发现多巴胺神经元的简短阶段光遗传激发,当与离散的感觉线索时间关联呈现时,足以将这些线索实例化为条件刺激,随后它们自身引起多巴胺神经元活动并引发线索锁定条件行为。 值得注意的是,我们发现了多巴胺神经元亚群突出到纹状体不同区域的高度分离功能,揭示了可分离的多巴胺系统,用于产生激励价值和条件性运动活力。 我们的研究结果表明,多巴胺神经元通过功能异质的,特定于电路的激励信号来协调巴甫洛夫的条件反射,以创建,控制和塑造线索控制行为。

结论:30038277

PMCID: PMC6082399

作者:10.1038/s41593-018-0191-4


研究人员研究线索如何驱动我们的行为

  • 日期:八月2,2018

多巴胺神经元是否会在我们的环境中引起线索以获取价值? 并且,如果是这样,不同的多巴胺神经元群在这个过程中是否有不同的功能?

这些是明尼苏达大学医学院的研究人员希望回答的问题。

最近的研究发表在 “自然神经科学” 由明尼苏达大学医学院的神经科学家本杰明·桑德斯(Benjamin Saunders)博士使用的是巴甫洛夫式的调理模型,以了解在激活多巴胺神经元之前是否打开电灯(一个简单的提示)是否可以激发动作。 经典的帕夫洛夫(Pavlov)模型结合了铃铛的响声和为狗提供美味的牛排的功能,随着时间的流逝,铃铛响起或没有牛排时,狗会流口水。 然而,在这项研究中,没有食物或水之类的“真正”奖励,以使研究人员能够分离出多巴胺神经元活动的功能。

桑德斯说:“我们想知道多巴胺神经元是否真的直接负责为这些短暂的环境线索(例如信号)赋值,”桑德斯在约翰斯的帕特里夏·雅纳克(Patricia Janak)博士实验室做博士后研究员霍普金斯大学。

多巴胺神经元,大脑中的细胞在获得奖励时会打开。 它们也是帕金森氏病退化的神经元。

桑德斯说:“我们了解到,多巴胺神经元是大脑向周围信号提示意义的一种方式。” “即使没有食物,药物或其他先天有益的物质,单单是多巴胺神经元的活动也会使线索具有价值,使他们能够激发行动。”

为了回答第二个核心问题,研究人员针对多巴胺神经元的特定部分-位于实质黑质(SNc)和位于腹侧被盖区(VTA)的神经元。 历史上已经在不同的疾病研究领域中研究了这两种类型的神经元-帕金森氏病中的SNc神经元和成瘾研究中的VTA神经元。

科学家了解到,预测两种神经元激活的线索产生了截然不同的反应-那些预测SNc神经元的线索导致了快速运动的一种“起床”反应。 但是,预测VTA神经元激活的提示会变得很诱人,从而驱动提示位置,这是一种“我要去哪里?” 响应。

“我们的研究结果揭示了多巴胺神经元对线索的响应具有平行的激励作用。 在现实世界中,这两种动机都是至关重要的。”桑德斯说。 “您必须有动力去走动和表现,并且必须有动力去想要和需要的事物的特定位置。”

这些结果提供了与环境线索触发的动机相关的多巴胺神经元功能的重要理解。 这项工作有助于了解那些与瘾一起挣扎的人的复发情况。

桑德斯说:“如果一个提示-一个标志,一条小巷,一个最喜欢的酒吧-具有这种强大的动机价值,它们将很难抵抗复发的诱因。” “我们知道涉及多巴胺,但是未来研究的一个基本目标是了解正常,健康的提示触发的动机与成瘾和相关疾病患者中功能障碍的动机有何不同。”

故事来源

材料 提供 明尼苏达大学医学院. 注意:内容可能样式和长度进行编辑。


期刊参考:

  1. Benjamin T. Saunders,Jocelyn M. Richard,Elyssa B. Margolis,Patricia H. Janak。 多巴胺神经元通过电路定义的激励特性创建巴甫洛夫条件刺激. “自然神经科学”,2018; 21(8):1072 DOI: 10.1038/s41593-018-0191-4