《中腦腹側被蓋區多巴胺神經元在懲罰學習中的功能》是依託清華大學，由宋森擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：中腦腹側被蓋區多巴胺神經元在懲罰學習中的功能
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：宋森
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
獎勵和懲罰如何影響動物的行為，從而讓動物能學會對環境的正確反應，是近些年來倍受關注的研究方向。強化學習理論為這類研究提供了理論框架。中腦腹側被蓋區（VTA）多巴胺神經元編碼了預測中和實際得到的獎勵的差別，為強化學習理論提供了實驗依據。但是，多巴胺神經元似乎不光對獎勵有正反應，有一些VTA神經元對懲罰信號或者其它環境中的顯著信號也有正反應，但這些神經元是否為多巴胺神經元仍然有爭議。本研究計畫將運用最近幾年興起的光控蛋白通道技術，結合胞外記錄技術，試圖證明VTA中那些對懲罰信號有反應的神經元確實是多巴胺神經元。在此基礎上，我們將運用光遺傳學和行為學方法，研究大腦不同腦區多巴胺釋放在懲罰性學習機制中的作用。結合解剖學和腦片記錄技術，我們將用計算機建模的方法，試圖提出關於大腦懲罰性學習如何在大腦迴路層次上完成的理論框架。
結題摘要
動物在環境中通過對獎勵或者懲罰信息的學習和反應，調整自己的行為模式，對於這一現象，強化學習理論做出很好的理論闡述。在該理論的神經模型中，中腦腹側背蓋區（VTA）占據了重要的地位，VTA內的多巴胺神經元編碼對獎勵的期望。VTA接收來自全腦各處的投射，對其中獎勵信息來源的研究並不深刻。我們以小鼠進食動機為切入點，研究由食物產生的獎勵信息如何在腹部蒼白球、側下丘和VTA傳遞。我們發現，用光遺傳方法分別激活腹部蒼白球和側下丘內的GABA神經元，都能顯著激活動物的進食，並且另一個行為範式的結果顯示這種激活具有顯著的獎勵效果。腹部蒼白球和側下丘被激活後在還表現出顯著不同，側下丘的激活動物有顯著的動機增強，表現為運動速度的加快，而腹部蒼白球沒有，前者表現出是大範圍的食物搜尋行為，後者是局部食物搜尋。我們之後又進一步研究了腹部蒼白球往VTA，以及側下丘往VTA兩個投射各自的功能，我們發現激活側下丘往VTA的投射後行為產生了明顯變化，動物表現出明顯的搜尋行為，同時進食的增加並不顯著，噬咬食物的異常行為消失。而腹部蒼把球往VTA投射的功能與腹部蒼把球本身沒有顯著差異，表現出顯著的局部搜尋行為。VTA作為作為側下丘和腹部蒼白球的共同下游，顯然參與到對兩種行為的調控。此外，側下丘還是腹部蒼球的下游，三者形成一個三角形的調控關係。由於其複雜性，我們目前沒有徹底解出三個核團之間調控模式的模型，但目前的結果在揭示VTA參與不同行為模式已經具有重要的指導意義。
