大脳皮質-大脳基底核ループの認知的機能と意思決定

大脑皮层基底神经节环的认知功能和决策

• 批准号: 20019028
• 负责人: 鮫島 和行
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Tamagawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20019028/
• 关键词: 大脳基底核; 報酬価値; 認知機能; 線条体

本研究では、大脳基底核線条体における認知的な機能を調べるために、意思決定の認知的側面と運動的側面の両方を伴う課題を開発し、大脳基底核線条体から単一細胞記録をおこなった。意思決定の瞬間を明示的にするために、試行毎に与えられる視覚刺激情報に基づいて認知的に意思決定を行い、ついで運動を行うことを決定する認知-運動意思決定課題をマカクサルに訓練した。この課題では、サルは2つの図形(Cue刺激)から1つを選択する。Cue刺激提示後遅延期間の後に、提示された2つの図形のうち一方が提示される(target刺激)。この時点でボタンから手を離すとその図形に対応した量の報酬が与えられる。もし押し続ければもう一方の図形が提示され、この時点で手を離すと2つ目の図形に対応した量の報酬が与えられる。選択した図形と4段階の報酬量の関係はブロックごとにランダムに切り替えられ、動物は試行錯誤を通じてその関係を学習する。実際、サルは図形と報酬量の関係を学習し、報酬を最大化する意思決定が適切におこなえた。この課題中の線条体神経活動を記録したところ、課題開始時、Cue提示期、Target提示前後、報酬予告刺激提示期、報酬期のそれぞれで神経活動が記録された。本年度はこれらの神経細胞活動の解析を進め、Cue提示期から遅延期間にかけての認知的意思決定が行われる期間の細胞活動が、課題関連活動のなかで主要な割合を占めること、そしてそれらの活動のうち約半数が提示されたCue刺激の色のみ、形のみによって活動を変化させること、さらには後に選択される図形の色や形、すなわち意思を決定した後の行動準備活動が自ら選択した場合にのみ見られること、などを明らかにした。これらの大脳基底核における神経コードは、運動を決定する場合のみならず認知的意思決定に大脳基底核が関わることを示唆する。

在这项研究中，我们开发了一项涉及决策的认知和运动方面的任务，以研究基底神经节纹状体中的认知功能，并从基底神经节纹状体中进行了单细胞记录。为了使决策时刻明确，猕猴接受了认知运动决策任务的培训，该任务是根据每次试验给出的视觉刺激信息做出认知决策的，然后进行了锻炼。在此任务中，猴子选择了两个数字之一（提示刺激）。提示刺激表示后的延迟期后，提出了两个图形之一（目标刺激）。此时，将您的手从按钮中释放出来，并获得与形状相对应的奖励。如果将其压低，则将显示另一种形状，如果您此时释放手，则将获得与第二个形状相对应的奖励。每个区块都随机切换所选形状与四阶段奖励量之间的关系，并通过反复试验学习关系。实际上，猴子学会了数字和奖励量之间的关系，并能够做出适当的决定以最大化奖励。当记录此任务期间的纹状体神经活动时，在任务开始时，提示呈现时，目标呈现，奖励刺激表现和奖励期都记录了神经活动。今年，我们一直在分析这些神经元活动，揭示了从提示呈现期间做出认知决策期间的细胞活性，到延迟期的主要时间是任务相关活动的主要比例，而这些活动的一半仅通过所选择的颜色和形式的行动才能构成颜色和形式，而这些活动才能在颜色和形式下才能改变，而这些行动才能构成颜色和形式，那么该行动才能构成颜色和形式，而这是在所选择的颜色和形式的范围之内，而这是在颜色和形状的作用。自选。基底神经节中的这些神经法规表明，基底神经节参与认知决策以及运动决策。

项目成果

対象の選択と運動の選択時における線条体の価値表現

物体选择和运动选择时纹状体的价值表达

• 发表时间: 2009
• 作者: 鮫島和行

Reinforcement learning hypothesis of cortico-basal ganglia loops and action value coding in the striatum

皮质基底节环路和纹状体动作值编码的强化学习假设

• 发表时间: 2009
• 作者: 鮫島和行;鮫島和行
• 通讯作者: 鮫島和行