研究人员在小鼠大脑中绘制声音 响应和奖励预期

俄勒冈大学神经科学家报告说,小鼠大脑的两个区域结合了所听到和预期的表现,引导小鼠获得最佳奖励的行为。

研究人员已经知道,信号从耳朵到脑干,丘脑和听觉皮层然后向前传播。不知道的是,这些关于声音的信号是如何被其他大脑区域用来做出决定和驱动行为的。

在一系列使用小鼠的研究中,生物学教授,神经科学研究所成员Santiago Jaramillo实验室的研究人员发现背侧纹状体的后尾是一个关键的参与者。在2018年4月的自然通讯论文中,Jaramillo及其同事发现了这一区域的神经元在听觉任务中提供稳定声音表示的证据。

Jaramillo说,发表在“神经科学杂志”上的后续研究已经试图进一步了解小鼠大脑的听觉感觉系统中发生了什么。

1月份,他的实验室报告说,背侧纹状体接收来自两条平行通路的信号,一条来自听觉丘脑,另一条来自听觉皮层。第二项研究于3月5日在线发表,更密切地关注信号的整合方式。

“两条路径的信号都能很好地告诉你声音的频率,”Jaramillo说道。“这解释了为什么如果关闭听觉皮层,你仍然可以从听觉丘脑获得所需的信号。在我们的第二项研究中,我们研究了声音,动作和奖励的整合。我们知道这些大脑区域的神经元活动代表声音,但关于奖励的行动和期望呢?“

研究人员通过在简单的双选择情景中使用电生理记录发现,在后纹状体中,奖励反应的整合或学习奖励的期望得到了增强。

最初的11只成年雄性小鼠,超过100次试验,听到短暂的高频和低频声音。作为奖励,如果老鼠根据声音的频率向右或向左移动,则等待一两滴水。在那时,研究人员改变了奖励 - 声音关联,看看是否可以重新编程鼠标中的程序化预期并影响方向行为的变化。

随着时间的推移,随着老鼠适应他们的动作寻求更大的奖励,后背纹状体的反应增强。新研究表明,所涉及的听觉神经元构建了关于声音,动作和奖励期望的表示。

“你可以从神经元的发射中判断出鼠标预期会产生最佳奖励,”Jaramillo说。

Jaramillo实验室的研究旨在了解大脑如何学习做出更好的决策。他指出,大脑区域和电路在人类中是相似的,但声音信号是否从两条通路到达后纹状体尚不清楚。

最终,Jaramillo说,他的研究可以为治疗策略提供途径,可能包括治疗人类听觉障碍或中风或受伤相关损伤的专用设备。

“我们在实验室里做的是基础科学,”他说。“我们正在努力了解健康大脑的运作方式,因此未来的研究可以利用这些知识开发出更好的诊断和治疗方法。”

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