自由活动小鼠的外侧缰核对厌恶和奖赏信号的编码

【摘要】：趋利避害是生物在自然界最重要的生存法则,而大脑的奖赏环路在促进有利行为和防止有害行为中发挥着主要作用。过去十几年的研究工作表明,外侧缰核被认为是奖赏环路重要的组成部分,通过向中脑的多巴胺能和五羟色胺能系统提供“奖赏负值”,从而影响动物的行为抉择。然而以往的行为电生理研究主要集中在活动受限的猴子上,因此研究自由活动小鼠外侧缰核在众多行为范式中对奖赏或惩罚信息的编码很有必要。另外,尚未清楚学习过程是如何塑造外侧缰核的反应特征的。本研究利用光纤记录和在体光遗传标记的多通道电生理记录系统,结合与厌恶、奖赏相关的行为范式,追踪自由活动小鼠外侧缰核中兴奋性神经元(VGlut2神经元)钙信号或单位放电的变化特征。我们发现,几种自然的厌恶刺激包括足部电击、奎宁和社交弱势能诱导外侧缰核神经元的钙信号大量增加,表征了强烈的激活反应。在巴普洛夫条件性厌恶学习范式中,对疼痛或苦味耦合感觉刺激,只需5个回合就能形成对预测厌恶的刺激产生兴奋性的反应。相反的,外侧缰核VGlut2神经元会被奖赏预测事件或不可预期的奖赏短暂性抑制,部分VGlut2神经元呈现出抑制后反弹式兴奋的发放特征(之前的研究工作未见报道)。在巴普洛夫式条件性奖赏学习范式中,对奖赏耦合感觉刺激则至少需要100个回合才能缓慢形成对预测奖赏的刺激产生抑制性的反应。在概率性奖赏事件的学习中,外侧缰核VGlut2神经元只会被高概率奖赏对应的条件性刺激所抑制,低概率事件没有影响。我们的研究表明外侧缰核可以双向地编码奖赏和多种惩罚的信息,并且神经元的反应能被条件性学习多样化地塑造,暗示了它在经验依赖的、尤其是厌恶相关的行为抉择中的发挥了重要作用。

【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q42