电路experience-informed决策ID的老鼠

大脑是如何能够用过去的经验来指导决策吗?几年前,研究人员由美国国立卫生研究院在老鼠身上发现清醒精神重演过去的经验学习和明智的选择是至关重要的。现在,团队发现了潜在的关键秘密大脑circuitry-including唯一系统编码位置不活跃的时期。

”这样的进步在理解细胞和电路级过程潜在的执行功能等基本功能,社会认知和记忆融入NIMH的任务发现复杂行为的根源,“说NIMH代理主任布鲁斯·卡斯伯特博士。

当一只老鼠正在通过一个迷宫或者只是精神上重放产生区域在大脑的记忆中心,或海马体,专门用于位置,称为CA1,与决策或地区行政中心前额叶皮层(PFC)。PFC的不同子集神经元兴奋时精神被激活在运动经历的重演,而另一个截然不同的子集,那么在运动带来的困惑,因此潜在distracting-are回放期间抑制。

“这种强烈的协调活动在这个CA1-PFC电路清醒回放期间可能会优化大脑巩固记忆的能力,使用它们来决定未来行动”解释Shantanu Jadhav,博士,现在布兰代斯大学助理教授,沃尔瑟姆,马。该研究的作者co-first。他的贡献的研究成为可能,在某种程度上,由通路独立奖研究培训和职业发展办公室的美国国立卫生研究院的国家精神卫生协会(NIMH)。

Jadhav罗斯柴尔德和他的科学家吉迪恩博士,领导这项研究的博士后指导医师的监督下,NIMH授权者罗兰•弗兰克博士,加州大学旧金山分校(UCSF)。2016年3月10日,他们报告他们的研究结果在《华尔街日报》神经元。

之前的研究中,研究人员知道海马和前额叶皮层memory-guided行为中发挥关键作用,但正是神经活动模式构成这些能力仍然是一个谜。

先前的研究表明,神经元称为海马的细胞成为与特定的地方当老鼠探索迷宫。在休息时,动物是不活跃的,他们重放这些经历在他们的想法。细胞激活的地方同时探索迷宫火再次在同一序列,但在一个更快的时间表。这反映在搬弄是非的瞬间爆发的电活动称为尖波涟漪(swr),在海马体。

“我们先前表明这SWR海马的活动对于学习是必要的,但我们不知道如何进行大脑的其他部分,“Jadhav解释道。“我们怀疑,为了支持内存检索、海马和PFC活动期间swr必须协调。”

当他们检查活动组神经元的两个区域同时老鼠学习空间任务,Jadhav和罗斯柴尔德的团队协调激活期间swr跨越PFC海马体和一等兵,他们惊奇地看到这复活的兴奋和抑制功能不同的神经元的数量。在一个特定的SWR,前额叶神经元同时显示类似于空间表示激活海马神经元兴奋,而前额叶神经元与无关表示被抑制了。任何潜在的分心活动符合重播信息来自海马将因此得到抑制,可能优化醒了记忆功能。

“我们的研究结果表明,swr马克的时候强烈的海马和前额叶皮层之间的协调,反映出高度相关的特定的结构化复活表示持续的经验,“Jadhav说。

在一个平行的研究中,弗兰克的加州大学旧金山分校的团队专注于邻近地区的海马CA2。那里,他们惊奇地发现一个不同的神经元,不仅人口火swr以外最为强烈,而且信号当动物动物的位置是固定的,包括在睡眠中。这些神经元的放电模式从而SWR-associated的放电模式的补充地方的细胞在CA1找到。

研究显示,大脑使用不同的神经编码的具体地点的记忆的形成取决于是否移动或者静止的动物。值得注意的是,游离钙最近也与社会记忆;社会经历通常发生在不活跃时期,据弗兰克。

值得注意的是,行刑的时间尺度变化从SWR - vs non-SWR模式是类似的前额叶皮层和CA2,表明大脑之间迅速切换瞬间敏捷性的两个编码系统。

“错觉和类似的心理问题涉及把内部信息生成真实的东西从外面的世界;可能是快速和精确切换过去和现在,我们看到在正常大脑受损在精神疾病,”弗兰克说。

弗兰克和加州大学旧金山分校的团队由Kenneth Kay-whose研究生科研训练也支持,部分由一个个体NIMH奖学金award-reported发现在线3月2日,2016年的《华尔街日报》自然。

“投资下一代的研究科学家,如Jadhav和凯,支持他们的辅导培训先进的研究技能,是至关重要的,如果NIMH是继续完成我们的使命,”南希·德斯蒙德说,博士,副主任研究培训和职业发展NIMH的神经科学分工和基本行为科学。