紋狀體介導價值評估的學習過程

2020-12-24 科學網

紋狀體介導價值評估的學習過程

作者:

小柯機器人

發布時間:2020/10/28 15:22:58

美國麻省理工學院Ann M. Graybiel團隊發現,紋狀體介導價值評估的學習過程。2020年10月27日,國際知名學術期刊《細胞》在線發表了這一成果。

據研究人員介紹,學習如何對有利和不利的選項做出抉擇需要判斷這些選擇的相對價值,這是物種生存所必需的過程。

 

使用工程改造的小鼠,研究人員發現,紋狀體的迴路連通性和功能對於此類學習至關重要。在學習過程中,鈣成像表現出學習與紋狀體之間的選擇性相關性,但與基質信號無關。這種紋狀體活動編碼了辨別學習,並與任務參與相關,而任務參與又可以通過化學發生激發和抑制來調節。辨別學習過程中的紋狀體功能會因衰老而受到嚴重幹擾,因此在亨廷頓舞蹈症小鼠模型中尤為嚴重。

 

與學習小鼠的基質相比,小清蛋白陽性的潛在快速突觸中樞神經元(FSI)至紋狀體投射神經元的解剖和功能連接性得到了增強。這些發現的計算模型表明,FSI可以調節紋狀體的信噪比,這對於辨別和學習至關重要。

 

附:英文原文

Title: Striosomes Mediate Value-Based Learning Vulnerable in Age and a Huntington’s Disease Model

Author: Alexander Friedman, Emily Hueske, Sabrina M. Drammis, Sebastian E. Toro Arana, Erik D. Nelson, Cody W. Carter, Sebastien Delcasso, Raimundo X. Rodriguez, Hope Lutwak, Kaden S. DiMarco, Qingyang Zhang, Lara I. Rakocevic, Dan Hu, Joshua K. Xiong, Jiajia Zhao, Leif G. Gibb, Tomoko Yoshida, Cody A. Siciliano, Thomas J. Diefenbach, Charu Ramakrishnan, Karl Deisseroth, Ann M. Graybiel

Issue&Volume:

Abstract: Learning valence-based responses to favorable and unfavorable options requires judgments of the relative value of the options, a process necessary for species survival. Wefound, using engineered mice, that circuit connectivity and function of the striosomecompartment of the striatum are critical for this type of learning. Calcium imagingduring valence-based learning exhibited a selective correlation between learning andstriosomal but not matrix signals. This striosomal activity encoded discriminationlearning and was correlated with task engagement, which, in turn, could be regulatedby chemogenetic excitation and inhibition. Striosomal function during discriminationlearning was disturbed with aging and severely so in a mouse model of Huntington’sdisease. Anatomical and functional connectivity of parvalbumin-positive, putativefast-spiking interneurons (FSIs) to striatal projection neurons was enhanced in striosomescompared with matrix in mice that learned. Computational modeling of these findings suggests that FSIs can modulate the striosomal signal-to-noise ratio, crucial for discrimination and learning.

DOI: 10.1016/j.cell.2020.09.060

Source: https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)31301-5

Cell:《細胞》,創刊於1974年。隸屬於細胞出版社,最新IF:36.216

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