消去学習を促進する注意の神経メカニズム

促进消退学习的注意神经机制

基本信息

批准号：
22K18645
负责人：
小川正晃
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18645/
关键词：
注意

项目摘要

本研究は、期待どおりに報酬が得られずに予想と実際の報酬の差である期待外れが生じる際にその学習を促進する注意、すなわち消去学習を促進する注意の神経メカニズムを解明する。今年度は、サブ秒単位で生じる報酬の期待外れに対する行動を定量的に評価するラット行動モデルを開発し、その神経活動を計測し、さらにミリ秒単位で神経活動を操作する光遺伝学法と融合することで、消去学習を因果的に促進する注意の神経機構について検討した。まず頭部固定下のラットに、報酬である水の提示口と一体になったレバーを操作して確率的な報酬を獲得する行動を学習させた。その後、報酬提示前に新しい条件刺激を複数加え、一部の刺激後の報酬を減らし、報酬に関する期待外れを生じさせた。新規に導入された期待外れに対して注意が高まり、報酬に対する期待を消去する学習が促進されるはずである。この学習を促進する注意を担う神経基盤として、前脳基底部のアセチルコリン（ACh）作動性細胞から記憶に関わる海馬に投射する神経回路に着目した。サブ秒単位の解像度で海馬におけるACh量を計測したところ、期待外れに対して注意が高まる学習の初期に上昇し、ACh量が多いほど報酬の有無を確認する時間が増加した。このことは、海馬におけるAChの増加が、報酬の消去学習を促進する注意を担う可能性を支持する。次に期待外れが生じる瞬間の海馬におけるAChの上昇が因果的に消去学習を促進するか検討するため、ACh放出をミリ秒単位で制御できる光遺伝学法と融合する行動課題を開発した。その課題において、前脳基底部から海馬に投射するACh細胞の活動を、期待外れが生じる瞬間特異的に光遺伝学法によって刺激すると、消去学習が促進されることを見出した。今後詳細なデータ解析を行う。

这项研究阐明了当没有按预期获得奖励并出现失望（即预期奖励与实际奖励之间的差异）时，注意促进学习的神经机制，即注意促进消退学习。今年，我们将开发一种大鼠行为模型，定量评估以亚秒为单位发生的令人失望的奖励的行为，测量其神经活动，并开发一种以毫秒为单位操纵神经活动的光遗传学方法。通过结合这两种方法，我们。研究了因果性促进消退学习的注意力神经机制。首先，让头部固定的老鼠学习通过操作与水奖励开口集成的杠杆来获得概率奖励的行为。之后，在给予奖励之前添加了一些新的条件刺激，并在某些刺激之后减少了奖励，造成奖励期望的失望。这应该会增加对新引入的令人失望的期望的关注，并促进学习以消除奖励期望。作为促进学习的注意力的神经基础，我们重点关注从基底前脑的乙酰胆碱能（ACh）细胞投射到与记忆有关的海马体的神经回路。当我们以亚秒级分辨率测量海马体中的乙酰胆碱含量时，我们发现，在学习的早期阶段，当对令人失望的期望的关注增加时，乙酰胆碱含量会增加，并且随着乙酰胆碱含量的增加，检查奖励所花费的时间也会增加。这支持了海马体中乙酰胆碱增加在注意力促进奖励消退学习中发挥作用的可能性。接下来，为了检验失望发生时海马中 ACh 的上升是否会因果性地促进消退学习，我们开发了一项行为任务，结合了光遗传学方法，可以在毫秒内控制 ACh 释放。在这项任务中，我们发现，当使用光遗传学方法刺激从基底前脑投射到海马体的ACh细胞的活动时，特别是在失望发生的那一刻，消退学习得到了促进。后续我们会进行详细的数据分析。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Basal forebrain-hippocampus cholinergic signaling facilitates learning for behavioral adjustment in the absence of expected reward

基底前脑-海马胆碱能信号传导有助于在没有预期奖励的情况下学习行为调整

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hisa Mukohira;Seiya Ishino;Taisuke Kamada;Masaaki Ogawa
通讯作者：
Masaaki Ogawa

Midbrain dopamine neurons signal opposing reward prediction errors to continue reward pursuit

中脑多巴胺神经元发出相反的奖励预测错误信号以继续追求奖励

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seiya Ishino;Taisuke Kamada;Sarpong Gideon;Reo Tsukasa;Hisa Mukohira;Kenta Kobayashi;Naoki Honda;Naoya Oishi;Masaaki Ogawa
通讯作者：
Masaaki Ogawa

A dopamine circuit for active switching toward the pursuit of future reward

主动转向追求未来奖励的多巴胺回路

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seiya Ishino;Taisuke Kamada;Gideon Sarpong;Julia Kitano;Reo Tsukasa;Hisa Mukohira;Fangmiao Sun;Yulomg Li;Kenta Kobayashi;Naoki Honda;Naoya Oishi;Masaaki Ogawa
通讯作者：
Masaaki Ogawa

期待外れを乗り越える神経基盤

克服令人失望的期望的神经基础

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seiya Ishino;Taisuke Kamada;Gideon A. Sarpong;Julia Kitano;Reo Tsukasa;Hisa Mukohira;Fangmiao Sun;Yulong Li;Kenta Kobayashi;Naoki Honda;Naoya Oishi;Masaaki Ogawa;小川正晃
通讯作者：
小川正晃

Neural mechanisms to actively cope with lack of expected reward: role of dopamine

积极应对缺乏预期奖励的神经机制：多巴胺的作用

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ishino Seiya;Kamada Taisuke;Sarpong Gideon A.;Kitano Julia;Tsukasa Reo;Mukohira Hisa;Sun Fangmiao;Li Yulong;Kobayashi Kenta;Naoki Honda;Oishi Naoya;Ogawa Masaaki;Masaaki Ogawa;Masaaki Ogawa
通讯作者：
Masaaki Ogawa