研究多巴胺对小鼠具有挑战性的奖励和理论学习

我和我的同事们最近发现,我们可以训练老鼠自愿增加的规模和频率看似随机的在他们的大脑多巴胺的冲动。传统智慧在神经科学已经认为多巴胺的水平变化仅仅针对大脑的信号从外面的世界。我们的新研究表明,增加多巴胺也可以由内部调解大脑产生了变化。

多巴胺是一种小分子存在于哺乳动物的大脑和与奖励和幸福的感觉。2014年,我和我的同事发明了一种新方法实时测量多巴胺在老鼠大脑的不同部分。使用这个新工具,我以前的论文的学生,康拉德Foo,发现老鼠的大脑神经元释放大爆发多巴胺被称为冲动,没有明显原因。这发生在随机时间,但平均大约每隔一分钟。

巴甫洛夫著名能训练他的狗分泌唾液在钟的声音,不是眼前的食物。今天,科学家相信,铃的声音造成多巴胺的释放来预测即将到来的奖励。如果巴甫洛夫的狗可以控制他们cue-based多巴胺反应稍加训练,我们想知道我们的老鼠可以控制他们自发的多巴胺的冲动。为了验证这一点,我们的团队设计了一个实验,得到老鼠如果他们增加的力量自发的多巴胺的冲动。老鼠不仅能够增加强度这些多巴胺释放,但也往往发生。当我们删除一个奖励的可能性,多巴胺冲动回到原来的水平。

在1990年代,神经学家Wolfram舒尔茨发现动物的大脑释放多巴胺,如果动物预计一个奖励,而不只是当收到奖励。这表明多巴胺可以产生期望的奖励,不仅奖励提到的现代版——巴甫洛夫的狗。但在这两种情况下多巴胺产生响应外部线索。虽然总有少量的随机的背景多巴胺在大脑中“噪音”,大多数神经科学研究有不被认为是多巴胺随机脉冲的可能性足以产生记忆和大脑功能的改变。

挑战我们的研究结果认为多巴胺信号deterministic-produced只有在回应线索事实上挑战的一些基本理论学习目前没有地方大,随机多巴胺的冲动。研究人员一直认为多巴胺使动物能够确定哪些线索可以引导他们走向一个奖励。经常一系列线索是涉及到的例子,一个动物可能被吸引到流水的声音,才导致饮酒的奖励。

我们的观察自发性破裂的dopamine-not那些发生在响应cue-don不能通过这个框架。我们建议大型自发冲动的多巴胺能打破这些事件和损害动物链连接间接线索来回报的能力。能够积极地影响这些多巴胺爆发可能是老鼠的机制来减少这一问题在学习的假设,但这仍有待观察。

我和我的同事仍然需要连接当前发现的部分大脑与多巴胺信号在贫困的现象,比如觅食或导航laboratory-what迷宫是自发冲动的影响在学习能力吗?人们很容易怀疑自发冲动可以作为虚假的期望回报。也许,自发的冲动给动物希望奖励一些是“。”We plan to test whether there is a causal link between the spontaneous impulses of dopamine and老鼠冒险去探索周围的环境。最后,它是未知的冲动是否帮助或阻碍心智能力。自多巴胺受体在大脑皮层都是一样的在精神分裂症的受体,我们想知道是否有自发的冲动和心理健康之间的联系。

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