線条体ニューロンは、刺激間で注意をシフトするのに役立ちました

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線条体ニューロンは、刺激間で注意をシフトするのに役立ちました
線条体ニューロンは、刺激間で注意をシフトするのに役立ちました
Anonim
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研究者は、線条体で急速に放電するニューロンが、刺激と関連する信号の選択の間で注意を切り替えるのに重要な役割を果たすことを示しました。アカゲザルを使った実験におけるこのタイプのニューロンの中には、強化された刺激が変化したときに活性化されたものもあれば、気を散らす信号の出現に反応したものもあり、その応答を抑制しなければなりませんでした。この記事は、全米科学アカデミーのジャーナルProceedingsに掲載されました。

毎秒、さまざまな刺激に関する情報が私たちの感覚に届きます。適応行動とは、すべてに反応することではなく、現時点で重要なイベントを強調し、残りをスキップすることです。この機能は、線条体の前部に起因します-それは、行動目標の選択と報酬の評価を担当する脳のさまざまな領域からの投影を受け取ります。しかし、線条体のニューロンがこの情報をどのように処理し、関連する刺激の活動を増加させ、不要な刺激を抑制するのかは正確には明らかではありません。

ヴァンダービルト大学のThiloWomelsdorfが率いるカナダと米国の科学者は、次のパラダイムで2頭のアカゲザルの線条体ニューロンの活動を調査しました。サルの前の画面に2つの縞模様の円が表示され、そのうちの1つには上向きの矢印が表示され、もう1つには下向きの矢印が表示されました。矢印が表示される前または後に、円が色付き(赤と緑)になりました。色は、どの円が行動の合図であるかを示しています。緑が「アクティブ」で、上向きの矢印が緑の円に表示された場合、サルは見上げる必要がありました。このため、彼女は報酬を受け取りました。

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実験計画

30回以上試行すると、色の値が変化しました-赤がアクティブになり、次に再び緑になりました。毎回、マカクは正しい色に反応するように再訓練する必要がありました。この間、研究者たちは前線条体の350個のニューロンの電気的活動を記録しました。インパルスの特性に応じて、これらのニューロンは、急速に放電する介在ニューロンととげのある投射ニューロンの2つのタイプに分けられました。

線条体のニューロンは色の出現に反応しましたが(どの円に焦点を合わせる必要があるかを示唆しました)、矢印(行動への信号)には反応しませんでした。急速に放電するニューロンが最初に反応しました-円が緑と赤に変わった直後に活動を増加させたニューロンもあれば、逆にインパルスの数を減らしたニューロンもありました。とげのある投射ニューロンは、急速に放電する細胞の最初のクラスが活動を停止した後、2番目に応答しました。

色の値を変更した後、正しい反応(目の動き)の割合は最初に急激に減少し、その後徐々に回復しました-これはサルが正しい刺激に注意を払うように再訓練した方法です。そして、線条体ニューロンの放電の頻度は、正解の数と逆相関していました-最初、これらの細胞は非常に活発でしたが、再訓練するにつれて、インパルスの頻度を減らしました。言い換えれば、毎日放電するニューロンの活動は、色がアクティブである動物の内部の自信と相関していました。

能動的刺激の選択には、2つの反対のプロセスが関与する可能性があります。目的のオブジェクトへの注意の活性化と、無関係な刺激に応答した活動の抑制です。線条体ニューロンがこれらの2つのタスクのどちらを解決するかを見つけるために、科学者は「気晴らしが失望した」ことに応じて彼らの活動に注意を向けました。このような場合、非アクティブな色に注意を払い、アクションを抑制する必要がありました。

ほとんどの線条体ニューロンは刺激にのみ反応しましたが、気を散らす刺激が与えられると、急速に放電するニューロンの1つのサブセットが活性化されました。これは、線条体の異なる細胞が反対のプロセスに関与していることを意味します:無関係な刺激の抑制と必要な信号への応答の活性化。

研究者たちは、急速に放電するニューロンが、強化された信号の絶え間ない変化の条件下を含め、重要な刺激に注意を向け直すのに重要な役割を果たしていると結論付けています。

線条体の障害は、統合失調症の発症の重要な要因と見なされます。科学者たちは、線条体の活動によってこの障害を80%以上の精度で診断することさえ学びました。

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