一生一世酒色网 Cell Rep丨“超等雷达”次级通顺皮层精确捕捉方案价值|推行|神经元|cell

发布日期:2025-04-20 03:59    点击次数:192

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好书推选!《动物步履推行指南》电子版pdf,网盘发货

《动物步履推行指南》共674页,涵盖了常见的推行动物,如小鼠、大鼠和斑马鱼,详备描述了每一种步履测试的推行设想、测试建筑、推行经由、评估野心、预期扫尾、常见问题及照管门径、数据分析、模子应用与局限性等各个方面。它通过快速指点,匡助研讨东说念主员高效地掌抓推行的每个阶段,减少了查阅文件和寻找门径的时期,成为种种科研东说念主员的热切参考辛勤。 《动物步履推行指南》认为收录了16种动物步履类型,包括焦急抑郁、学习缅想、痛觉、通顺、懦弱、外交、癫痫、操作、成瘾、视觉、痒觉、味觉、感觉、寝息、斑马鱼步履以及常见动物模子等本体。每一类动物步履下,齐详备先容了多个经典的推行范式,涵盖了跳跃100种推行门径。

2025年1月6日,法国波尔多大学跨学科神经科学研讨所Fre´de´ric Gambino团队在Cell Reports发表“Secondary motor cortex tracks decision value during the learning of a non-instructed task”,揭示了次级通顺皮层在非携带任务学习时间跟踪方案价值。

最好方案取决于相互集合的额叶脑区,这使动物好像笔据自己里面状况、过往履历和环境配景来治愈方案。次级通顺皮层(M2)在熟习啮齿动物的适当性步履中起着关节作用,尤其是在编码携带复杂概率任务的方案价值方面。然则,在运转学习阶段的细目性任务中,它所饰演的脚色仍不解确。在此,作家设想了一项自主发起的细目性任务,要求小鼠在莫得指点印迹的情况下用前爪作念出遴荐。研讨扫尾标明,自愿方案罢黜行动之间的 “竞争” 模子,这揭示了潜在的方案价值。作家通度日体显微镜时间和建模研讨发现,雄性小鼠的M2神经元会阐明出陆续的行动,编码好像估量行动遴荐概率的方案价值。对M2进行光遗传学扼制会缩短方案回转阐明,并篡改方案价值。此外,方案价值的更新决定了学习回转的速率。扫尾标明,在无携带印迹的运转学习过程中,M2欺诈方案价值来治愈遴荐。

图一 依赖于次级通顺皮层的逆向学习任务

作家摄取了一种自主发起的二选一杠杆按压任务,并设定细目性的奖励机制,来测试头部固定的小鼠学习及回转遴荐步履的能力。此任务无需在缅想中主动存储外部指令性刺激,共包含三个阶段:熏陶、学习和回转。初度推行的小鼠经过水截至后被熏陶用相应的前爪按压两个杠杆来赢得奖励。每次查验中,小鼠通过按压其中一个杠杆(左或右)发起一个特有的遴荐。一朝按压了某个杠杆,两个杠杆齐会收回,并给以小鼠奖励。在此阶段,小鼠学会将奖励与杠杆按压关联起来,研讨东说念主员也好像识别出它们偏好的杠杆(定名为“手脚1”)。当小鼠达到每会话约100次按压(约1小时)时,参预学习阶段。在这个阶段,之前偏好按压的手脚1不再得到奖励(未射中查验),只好按压相悖的杠杆(手脚2,左或右)才会得到奖励(射中查验)。扫尾是遴荐手脚2的概率加多,而遴荐手脚1的概率减少,跟着时期推移,奖励概率渐渐擢升。一朝小鼠学会了新轨则(连气儿三会话中跳跃75%的遴荐得到了奖励),奖励条目就会在莫得任何指令的情况下回转。小鼠需要再次适当新的奖励轨则,即之前的非奖励手脚咫尺会得到奖励,反之也是。总体而言,固定头部的小鼠通过一种融会要求较高的机制磨叽治愈其杠杆按压步履,从先前的本能或习得轨则脱离,转而遴荐新强化的选项。这一过程依赖于试错门径来应答奖励轨则的变化,况且展示了小鼠若何克服里面偏差以适当新的奖励条目。此外,推行还揭示了小鼠在饱足状况下能赶快退出任务,以及在杠杆偏好革新时间阐明出特定的步履款式。

图二 M2神经元行动在杠杆按压前解码轨则战略

为了探究小鼠若何狡计方案值ΔQ以完成任务,作家在小鼠学习并治愈其步履战略时,通过颅窗欺诈双光子显微镜对M2神经元行动进行成像。单个神经元反应在查验内、查验间以及学习和回转学习之间均阐明出变异性。领先对学习和回转阶段所有这个词告捷与失败查验的ΔF/F₀信号进行平均。该分析标明,单个锥体神经元呈现出异质的行动款式,查验平均峰值反应散播在所有这个词这个词查验周期内。M2神经元的行动颁奖励调度。作家发现任务或查验阶段结构对扫尾或轨则分类器的解码性能莫得影响。解码准确率跟着神经元数目的加多而擢升,但很快达到沉稳状况,这标明性能更多地由特定神经元传递的信息驱动,而非神经元数目。任务轨则战略的沉稳准确率显赫高于扫尾的解码准确率。在按下杠杆且扫尾揭晓后,从所有这个词这个词神经元群体中解码扫尾和任务轨则战略的准确率均显赫高于速即水平。比较之下,在杠杆呈现期(时期2)和查验间期(时期1),固然扫尾解码效用欠安或根底无法解码,但任务轨则战略却能以较高准确率解码。按压杠杆前出现舔舐步履时,M2中无神经元行动,且M2扼制对按压杠杆前的舔舐频率和蔓延莫得影响。要而论之,M2的2/3层锥体神经元在按压杠杆前,通过优先编码给定的步履战略而非行将进行的行动,参与决定遴荐何种行动。

图三 M2 神经元行动与方案价值的干系

为了使大脑好像使用方案价值(ΔQ)遴荐最高价值的手脚,必须在每次查验中陆续在线更新并保持ΔQ。研讨通过量化次级通顺皮层神经元在杠杆按压前的行动来测试这两个特质,即陆续性和单调更新性。ΔQ编码神经元在方案时间渐渐篡改其放电率,与模子推导出的ΔQ值高度规划。这些神经元的行动在学习过程中单调加多,反应了与奖励手脚的遴荐规划的ΔQ的缓缓加多。在回转阶段,跟着不再被奖励的手脚的价值下跌,这些神经元的行动也随之减少。ΣQ编码神经元与ΣQ变化的规划性较低,导致其记忆权重的t值显赫低于ΔQ编码神经元。这标明ΔQ编码神经元在所有这个词这个词方案时间与ΔQ更密切规划。通过将所有这个词从学习和回转周期收罗的查验分为三中分,并平均每个ΔQ或ΣQ编码神经元的行动,扫尾袒露ΔQ在分辨不同查验的神经行动方面优于ΣQ。描述神经元群体时期富厚性的永恒性指数关于ΔQ编码神经元显赫高于ΣQ编码神经元,标明M2神经元佩戴的方案价值信号比其他模子算计更为永恒和富厚。这些发现揭示了M2神经元若何通过陆续和富厚的方案价值编码来补助融会机动性和步履治愈,从而增强小鼠的学习阐明。简而言之,M2神经元不仅好像陆续在线更新方案价值,还能在每次查验中保持这种信息的富厚性,这关于高效的步履方案至关热切。

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要而论之,次级通顺皮层在小鼠通过强化学习遴荐能赢得奖励的杠杆的过程中起到了至关热切的作用,尤其是在促进融会机动性方面。这揭示了大脑若何通过编码和更新方案值来补助学习和适当能力。

著述开首

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.115152

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