比你预期的好还是差?你的基底神经节知道,所以你可以采取相应的行动

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李和他的同事所描述的“评估”电路在这幅图中被捕捉了下来。苍白球的一部分(左下点点区域),GPh中的神经元只投射到右上的侧缰核(LHb)。苍白球中有许多神经元,但只有红色示踪标记的神经元构成GPh;这些神经元的轴突终末也染成红色,可见于LHb中。来源:冷泉港实验室

你在餐厅订了位,期望食物很好。如果这顿饭非常棒——甚至比预期的还要好——那就是你想要记住的信息,这样你就可以再回头看一遍。如果这顿饭是一场灾难,情况正好相反;下次你一定要避开。

我们在日常到日常生活中所做的大部分时间都是根据我们的评估 - 我们确定我们行动的后果是否比我们所预期的更好或更糟糕的能力。但在哪里评估是否进行了?而且,就生物机制而言,他们如何通知我们的行动?

今天在期刊上自然来自冷泉港实验室(CSHL)的神经科学家报告称,他们发现了一个处理评估的神经回路,并成功地确定了其来源。“在我们对这一回路的功能描述中,我们解释了选择是如何根据我们的行为结果以及我们如何评估这些结果来加强的,”该研究的负责人、CSHL副教授李博说。

团队专注于集体称为的各种子结构。在人类的前脑,这些部分或“核”包括纹状体,它的形状像一个大写的“C”写倒了,以及苍白球,它的拉丁名字(苍白盘),是一个鸡蛋形状的结构,位于纹状体的曲线。

Li和他的同事们发现苍白球中有一组独特的神经元调节着对我们行为结果的评估。他们在老鼠身上进行的实验被认为与人类直接相关,因为人类的大脑在大多数方面都具有结构和功能上的相似。

含有李氏菌群体鉴定的一组神经元的区域已被命名为伐木植物的Globus pallidus或GPH。它被称为,因为该团队发现它完全连接到附近的一个叫做横向湿地(LHB)的微小结构。

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“此前众所周知,全球苍白球和哈伯拉在Chall的博士解释说,这一联系的功能尚不清楚。他的团队发现,仅在横向湿地的球茎苍蝇(虚线区域EP)项目中仅在鼠标等同物中仅为神经元(标记为绿色)的子集。这些神经元调解评估我们行动的结果。来源:冷泉港实验室

“以前人们知道苍白球和镰状核是连接在一起的,但是这种连接的功能并不清楚,”李解释说。“事实上,很多关于基底神经节输出的研究都集中在运动功能上,而不是评估。”

使用各种方法和技术,包括光学机构 - 识别和操纵li和同事们发现GPh-LHb回路中的神经元“有一些独特的特性”。

这些可以总结如下:当动物(在这个例子中,是一只老鼠)经历了比预期更糟糕的结果,GPh中的神经元增加了他们的放电率,这反过来提高了LHb的兴奋水平;这种活动可能导致中脑多巴胺神经元的抑制,从而导致个体避免行动(回忆一下,这是令人失望的)。

相反,当一个行动证明好于预期,神经元的加仑小时火率较低,导致减少LHb激发,进而可能导致中脑多巴胺神经元变得更加兴奋,结果,鼓励行动的评价的影响。

李教授说:“我们的实验提供了第一个直接的证据,证明关于行为的选择和评价的信息是直接通过基底神经节回路传递的。”“GPh代表了一个关键的基因位点,在那里对立价的信息被整合,以决定一个给定的行动的结果是比预期的好还是坏。”

几组实验中由李娜的团队展示GPh-LHb电路的功能,他们使用光遗传学模仿“失望”信号,导致老鼠离开营养的来源一个预定义的线索,而不是营养,像之前的行为调节教动物做的。

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基底神经节和中脑评价回路的功能示意图,其中GPh神经元的活动和控制中脑多巴胺系统的下游回路。关键词:RMTg;SNc,黑质致密部;腹侧被盖区;哒,多巴胺。博士,中缝背;先生,中间缝。从艾伦老鼠大脑图谱修改的图表。来源:冷泉港实验室

实验还成功地识别相同电路的“上游”部分。将GPH的抑制输入追溯到纹状体,兴奋输入

“我们认为,来自纹状体的抑制输入携带着‘奖励’信号,”李说。“当事情是好的时候,GPh中的神经元会受到抑制,这意味着LHb的活动更少,而更兴奋。在中脑中,这意味着评估的行动将得到加强。“

李先生研究,现在退休CSHL教授Fritz Henn只关注一部分他们发现,当LHb中的神经元极度活跃时,它们可能会通过破坏大脑的奖赏系统来强化“失望”。这被认为可能与人类大脑中的抑郁症机制有关。

除了追踪从纹状体和丘脑底核到大脑皮层的更上游的回路——最终,到认知——li的团队在未来的研究中将着眼于新追踪的老鼠抑郁症模型的回路,观察在非抑郁老鼠身上已经发现的回路在老鼠抑郁时是否有任何改变。

这里讨论的研究得到了美国国立卫生研究院、达纳基金会、路易斯菲尔信托、斯坦利家族基金会、西蒙斯基金会、Wodecroft基金会和EMBO的支持。

"评估行动结果的基底神经节回路"今天在网上出现自然

作者是:Marcus Stephenson-Jones, Kai Yu, Sandra Ahrens, Jason M. Tucciarone, Aile N. van Huijstee, Luis A. Mejia, Mario A. Penzo, Lung-Hao Tai, Linda Wilbrecht和Bo Li。


进一步探索

人的脑录音提供了对帕金森病的原因的高度寻求的见解

更多信息:Marcus Stephenson-Jones等人。一个评估行动结果的基底神经节回路,自然(2016)。DOI:10.1038 / Nature19845
期刊信息: 自然

由...提供冷泉港实验室
引用比你预期的好还是差?你的基底神经节知道——所以你可以相应地采取行动(2016年9月21日)
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