俄勒岡大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家報(bào)告說，小鼠大腦的兩個(gè)區(qū)域結(jié)合了所聽到和預(yù)期的表現(xiàn)，引導(dǎo)小鼠獲得最佳獎(jiǎng)勵(lì)的行為。

研究人員已經(jīng)知道，信號(hào)從耳朵到腦干，丘腦和聽覺皮層然后向前傳播。不知道的是，這些關(guān)于聲音的信號(hào)是如何被其他大腦區(qū)域用來做出決定和驅(qū)動(dòng)行為的。

在一系列使用小鼠的研究中，生物學(xué)教授，神經(jīng)科學(xué)研究所成員Santiago Jaramillo實(shí)驗(yàn)室的研究人員發(fā)現(xiàn)背側(cè)紋狀體的后尾是一個(gè)關(guān)鍵的參與者。在2018年4月的自然通訊論文中，Jaramillo及其同事發(fā)現(xiàn)了這一區(qū)域的神經(jīng)元在聽覺任務(wù)中提供穩(wěn)定聲音表示的證據(jù)。

Jaramillo說，發(fā)表在“神經(jīng)科學(xué)雜志”上的后續(xù)研究已經(jīng)試圖進(jìn)一步了解小鼠大腦的聽覺感覺系統(tǒng)中發(fā)生了什么。

1月份，他的實(shí)驗(yàn)室報(bào)告說，背側(cè)紋狀體接收來自兩條平行通路的信號(hào)，一條來自聽覺丘腦，另一條來自聽覺皮層。第二項(xiàng)研究于3月5日在線發(fā)表，更密切地關(guān)注信號(hào)的整合方式。

“兩條路徑的信號(hào)都能很好地告訴你聲音的頻率，”Jaramillo說道。“這解釋了為什么如果關(guān)閉聽覺皮層，你仍然可以從聽覺丘腦獲得所需的信號(hào)。在我們的第二項(xiàng)研究中，我們研究了聲音，動(dòng)作和獎(jiǎng)勵(lì)的整合。我們知道這些大腦區(qū)域的神經(jīng)元活動(dòng)代表聲音，但關(guān)于獎(jiǎng)勵(lì)的行動(dòng)和期望呢?“

研究人員通過在簡單的雙選擇情景中使用電生理記錄發(fā)現(xiàn)，在后紋狀體中，獎(jiǎng)勵(lì)反應(yīng)的整合或?qū)W習(xí)獎(jiǎng)勵(lì)的期望得到了增強(qiáng)。

最初的11只成年雄性小鼠，超過100次試驗(yàn)，聽到短暫的高頻和低頻聲音。作為獎(jiǎng)勵(lì)，如果老鼠根據(jù)聲音的頻率向右或向左移動(dòng)，則等待一兩滴水。在那時(shí)，研究人員改變了獎(jiǎng)勵(lì) - 聲音關(guān)聯(lián)，看看是否可以重新編程鼠標(biāo)中的程序化預(yù)期并影響方向行為的變化。

隨著時(shí)間的推移，隨著老鼠適應(yīng)他們的動(dòng)作尋求更大的獎(jiǎng)勵(lì)，后背紋狀體的反應(yīng)增強(qiáng)。新研究表明，所涉及的聽覺神經(jīng)元構(gòu)建了關(guān)于聲音，動(dòng)作和獎(jiǎng)勵(lì)期望的表示。

“你可以從神經(jīng)元的發(fā)射中判斷出鼠標(biāo)預(yù)期會(huì)產(chǎn)生最佳獎(jiǎng)勵(lì)，”Jaramillo說。

Jaramillo實(shí)驗(yàn)室的研究旨在了解大腦如何學(xué)習(xí)做出更好的決策。他指出，大腦區(qū)域和電路在人類中是相似的，但聲音信號(hào)是否從兩條通路到達(dá)后紋狀體尚不清楚。

最終，Jaramillo說，他的研究可以為治療策略提供途徑，可能包括治療人類聽覺障礙或中風(fēng)或受傷相關(guān)損傷的專用設(shè)備。

“我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里做的是基礎(chǔ)科學(xué)，”他說。“我們正在努力了解健康大腦的運(yùn)作方式，因此未來的研究可以利用這些知識(shí)開發(fā)出更好的診斷和治療方法。”