科学:揭示目标导向行为背后的神经元机制

来源：原创网站2022-01-10 13:13

在一项新的研究中，瑞士弗里德里希-米歇尔生物医学研究所和巴塞尔大学的研究人员现在确定了当老鼠采取某些行为来获得奖励时，它们大脑中发生的事件的顺序，以及当不期望奖励时，它们如何调整自己的行为。

2022年1月10日/Bion/-我们的行动受到我们想要实现的目标的启发。然而，人们对我们大脑中的机制知之甚少，这些机制使我们能够做出正确的决定来实现我们的目标。在一项新的研究中，瑞士弗里德里希-米歇尔生物医学研究所和巴塞尔大学的研究人员现在确定了当老鼠采取某些行为来获得奖励时，它们大脑中发生的事件的顺序，以及当不期望奖励时，它们如何调整自己的行为。相关研究成果发表在2022年1月7日的《科学》杂志上，标题为“行为动机控制的神经机制”。本文作者是弗里德里希-米歇尔生物医学研究所的安德烈亚斯吕蒂博士。

想象一下，你每天去面包店只是为了买一种特殊的面包。然后你发现你最喜欢的面包将不再在那里出售。你不会再去那家面包店了。这就是所谓的目标导向行为，杏仁核，大脑中杏仁核形状的情绪处理中心，已知参与控制这一过程。

非线索目标导向行为的神经元机制。图片来自science，2022，doi :10.1126/science . abg 7277。

到目前为止，杏仁核在线索导向行为中的作用已经在小鼠中进行了研究。线索导向行为是指当视觉或听觉提示(如声音)是有事情要发生的信号(如老鼠会收到一些糖)时，让老鼠以某种方式行动(如它会去笼子里它会收到糖的地方)。然而，杏仁核是如何参与目标导向行为的——当老鼠按照自己的速度做某件事而没有得到实现目标的提示——还不清楚。

在这项新的研究中，吕蒂团队的博士后研究员朱利安库廷对老鼠进行了目标导向任务的训练。几天后，这些老鼠了解到，当它们推动一个杠杆时，它们会得到一滴蔗糖，当它们推动另一个杠杆时，它们会得到一滴牛奶。一旦他们成为执行这些任务的专家，库廷就调整了实验设置：他奖励他们，不让他们按下控制杆；或者让他们按下控制杆，但没有奖励；或者他允许他们选择一种奖励来吃。在这些老鼠做出的所有这些不同的动作中，库廷记录了它们杏仁核的大脑活动，并与吕蒂实验室的计算神经科学家雅艾尔比特曼(Yael Bitterman)一起开发了一种新的分析方法来破译其背后的神经元代码。

预测机器

Courtin和Bitterman确定了杏仁核中参与这种目标导向行为所有方面的不同神经元组。例如，他们发现当老鼠按下杠杆1来期待奖励1时，某一组神经元是活跃的。但是一旦杠杆1不再与这种奖励相关联，这组神经元就失去了活性。Courtin说：“这组神经元不活跃不是因为老鼠按下了杠杆，而是因为杠杆与对奖励的期望有关。当老鼠学会不再期待奖励时，这个神经元群就不再活跃了。”

最值得注意的是，这些结果表明，不仅奖励的类型、大小和发生的可能性，而且奖励的价值——一个取决于许多因素(例如，老鼠有多饿)的灵活参数——都反映在杏仁核中。杏仁核将所有这些信息传递到其他大脑区域，然后这些区域利用这些信息做出适当的决定，并根据可能的回报调整行为。

吕蒂解释说，“库廷和比特曼只需观察杏仁核，就能获得老鼠期望的奖励的详细图像，以及它们需要做什么来获得奖励。杏仁核进行预测——如果你这样做，你会得到那个，它会根据变化调整这些预测。没有其他大脑结构能如此准确地预测会发生什么。”

对人类的影响

这些发现很容易与人类行为联系起来。每天，当我们做上百个动作的时候，心中都会有一定的期待。如果期望没有得到满足，我们会调整自己的行为——我们用不同的方式做事，或者我们或多或少地频繁做这些事情。本研究中强调的小鼠杏仁核的神经机制也是我们行为的基础。

根据预测调整行为对我们来说非常重要，但有时这些过程会受到负面影响，如成瘾、强迫症或帕金森病。库廷说，“在这种情况下，我们已经阐明的大脑中的行为序列可能没有得到适当的调节。这可能是开展临床研究的一种方式。面临的挑战是，当一个过程在如此短的时间内发生时，我们如何干预大脑中的错误？”(100yiyao.com 100医疗网)

参考文献：

朱利安库廷等人。Science，2022，doi :10.1126/science . abg 7277。

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