20010,0,3500,
Изучение методом проб и ошибок, которое может привести к положительным результатам или негативным последствиям, известно как изучение укрепления. Люди могут изучить новые поведения в незнакомой окружающей среде, исследовав и запомнив сенсорные сигналы или действия, которые приводят к хорошим или плохим результатам.Нейробиологи знают, что часть переднего мозга, названного основными ганглиями, играет важную роль в изучении укрепления. Большая часть основных ганглий, striatum, состоит из путаницы двух типов ткани: striosome и матрица.
Однако даже при том, что они были обнаружены три десятилетия назад, отличные роли, что эти регионы игра остались тайной.Теперь, исследователи от Нервной Единицы Вычисления в Институте Окинавы Университета Выпускника Науки и техники (OIST) использовали последнюю оптическую нервную технологию формирования изображений, чтобы изолировать и сделать запись деятельности нейронов в striosome, проливая свет на роль striosomal нейронов в изучении укрепления. Их работа была недавно издана в журнале eNeuro.Нейробиологи долго предполагали, что нейроны striosome вовлечены в предсказание, когда результат стимула будет положительным, процесс, названный премиальным предсказанием.
Это вызвано тем, что эти нейроны соединяются с нейронами в среднем мозге, которые производят важный сигнальный химический названный допамин, который регулирует мотивированное вознаграждением поведение в позвоночном мозгу.«Премиальное предсказание важно для наших повседневных жизней», говорит профессор Кенджи Доя, лидер Нервной Единицы Вычисления, «например, когда Вы находите свое любимое блюдо на дисплее или меню, Вы можете войти в азарт даже прежде на самом деле съесть его и сделать выбор соответственно».Роль striosomal нейронов в премиальном предсказании не была подтверждена, потому что их организация в мозгу делает очень трудным отличить их и сделать запись их действий. «striosomal нейроны включают только 15% striatum, и они рассеяны мозаично в нем, будучи сложно изолировать их», объясняет Томохико Ешизава, технический специалист OIST и первый автор статьи.
Исследователи OIST преодолели эту проблему при помощи специального метода отображения и генной технологии манипуляции. Они работали с трансгенными мышами, которые выражают определенные гены только в striosomal нейронах. Гены кодируют для индикаторов кальция, которые пылают под люминесцентной лампой, когда нейроны становятся активными.
Отображение глубокая мозговая область как striatum ранее потребовало удаления значительной части мозга выше той области. Однако при помощи нового эндоскопического микроскопа, разработанного компанией ответвления из Стэнфордского университета, который использует тонкий стеклянный прут в качестве его линзы, исследователи могли сделать запись деятельности striosomal нейронов минимально агрессивным способом. Используя этот метод отображения с трансгенными мышами, они смогли наблюдать striosomal нейроны в течение долгих промежутков времени и измерить их деятельность, в то время как мыши выполнили определенные задачи.В этих задачах исследователи подарили мышам четыре различных аромата: банан, лимон, корица и мята.
Каждый аромат был связан с определенным результатом – много воды (большое вознаграждение), немного воды (маленькое вознаграждение), воздушная затяжка к лицу (отрицательное вознаграждение) или ничто. Мыши начали облизывать водную струю, когда они ожидали водное вознаграждение от определенных ароматов, даже прежде чем вода была поставлена.Исследователи показали, что, поскольку мыши изучили задачу, striosomal нейроны, запущенные более активно в ответ на сигналы аромата, связанные с водными вознаграждениями, подразумевая, что они были вовлечены в предупреждение результата стимула.
Эти действия были пропорциональны ожидаемому последствию – ожидание большего вознаграждения вызвало больший ответ в нейроне.Измеряя действия striosomal нейронов каждый день в течение нескольких недель, исследователи показали, что эти клетки головного мозга являются самыми активными на ранних стадиях изучения, приблизительно после одной недели, или во время поздних стадий, приблизительно после двух недель. Это означает, что прогнозирующие действия striosomal нейронов этапные изучением конкретный.
striosomal нейроны были также активны, когда затяжка воды или воздуха была на самом деле представлена. Это означает, что в дополнение к передаче сигналов об ожидаемых вознаграждениях они также передают информацию о фактических вознаграждениях.«Мы можем узнать о много из учащихся мышей, потому что мозаичный дизайн striosomes и матрицы – то же самое и в мозгу мыши и в человеческом мозгу», говорит Йошизоа.
Понимание определенной роли striosomal нейронов могло однажды помочь исследователям диагностировать и рассматривать беспорядки, вызванные сигнальными проблемами в этой области мозга, такими как болезнь Хантингдона.