愿意等一等:VTA细胞怎样参与延迟奖励选择
小鼠研究将Aldh1a1相关细胞的抑制性输出、前额叶输入及突触可塑性,与等待较大奖励的选择联系起来;奖励大小识别仍可保持。
现在拿到较小奖励,还是等一等拿更多?选择不只取决于能否分清奖励大小,也关系到等待带来的价值变化。2021年10月26日发表于 Molecular Neurodegeneration 的研究,聚焦腹侧被盖区VTA一群Aldh1a1相关细胞。缺失这一分子的小鼠更偏向即时小奖励,而识别大小奖励的表现仍可保持。研究进一步沿着抑制性输出和前额叶输入,追踪这类选择的细胞联系。
Aldh1a1相关VTA细胞的GABA输出及前额叶输入,参与延迟奖励选择;补回Aldh1a1或调节相关接收群体,可改善特定模型中的选择偏移。
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分得清大小,却更难等下去
缺失Aldh1a1的小鼠,在两种延迟选择任务中更常选择较快到手的小奖励。正常对照随经验积累,较多选择稍晚获得的较大奖励,缺失组则没有形成同样的偏好。
当两种奖励等待相近,缺失组仍能偏好较大奖励,相关训练正确率和反应时间也未显著改变。选择差别因此主要在等待拉开时显现,而不是简单地不认识奖励大小;等待继续变长时,正常小鼠也会折扣较大奖励的价值。
研究报告的基础活动、高架迷宫与新物体识别比较,也没有显示同样的明显缺陷。这些对照与奖励任务结合,把问题聚焦到延迟选择,而不是将所有行为变化一概归为普遍能力下降。
来源:Li X et al. · Molecular neurodegeneration · CC BY
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VTA这群细胞,向侧隔提供抑制信号
被研究的Aldh1a1相关VTA细胞,多数同时带有TH标记,却很少带有经典GABA细胞的GAD67标记。它们并不适合只用一种常见细胞标签概括;功能记录显示,它们能向侧隔核中间部IS接收细胞提供GABA相关抑制。
这些接收细胞以CaMKII相关标记为主。Aldh1a1缺失后,相应抑制性突触电流大幅减弱,使分子变化、细胞输出与延迟选择之间形成可以继续检验的联系。
来源:Li X et al. · Molecular neurodegeneration · CC BY
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补回分子,传递与选择一同改善
在缺失背景下补回Aldh1a1,相应抑制性电流恢复,触屏任务中等待较大奖励的选择增加,迷宫中前往较大奖励一侧的比例也提高。两种任务得到相互呼应的结果。
任务正确率、反应时间等比较没有显著改变。这种恢复更集中在延迟选择的偏移,而不是所有任务指标都一同提高,也为继续追踪输出目标提供依据。
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减少输出与降低接收群活动,方向不同
降低VTA相关群体在IS的输出,等待较大奖励的选择减少。反过来,在Aldh1a1缺失的小鼠中降低IS相关接收群体活动,延迟奖励选择又增加,能够抵消部分缺失相关表现。
这与一条抑制性输出的方向相符:输出减弱与接收端进一步降低活动,带来不同结果。它支持该连接参与选择调节,同时也让接收群体内部的具体分工成为下一步问题。
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前额叶输入,把上游活动带到VTA
向上游追踪,研究定位到内侧前额叶第5层深部的锥体细胞。相关输入能在Aldh1a1细胞中引出兴奋性突触反应,前额叶活动增强也伴随VTA相关细胞放电增加。
这把前额叶、VTA和IS联系起来,但输入与接收身份仍须分层理解:上游投射群体、VTA被记录细胞,以及最后的IS接收群体,并非同一种细胞。
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减少上游输入后,提高VTA活动可抵消部分影响
降低进入VTA的相关前额叶末梢活动,延迟奖励偏好和较大奖励一侧的选择都减少。在这种背景下增强Aldh1a1群体活动,两个任务中的延迟选择又提高。
上游减弱、下游群体增强的结果相互衔接,支持Aldh1a1细胞参与前额叶影响选择的过程;完整网络中还有哪些接收细胞与旁路共同作用,仍有待区分。
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偏好等待的动物,突触也呈现不同状态
偏好较大延迟奖励的小鼠,相关前额叶输入的兴奋性与抑制性电流幅度比更高,长时程增强也更明显;抑制电流幅度和成对脉冲比未见显著组间差异。
局部NMDA受体相关阻断也减少延迟奖励选择。突触可塑性由此成为候选机制,但这种局部药理影响范围较广,尚未把行为改变独立归结为某一个突触的增强。
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疾病模型中的线索,仍聚焦具体选择
研究还在五个月龄APP/PS1模型雄鼠中报告,Aldh1a1表达与相关抑制传递减弱,并伴随较少的延迟奖励选择;补回表达后,传递和选择表现改善。这把分子与回路线索延伸到一个疾病相关背景。
这些结果说明,能否等待并不只是一个笼统的性格问题,也与特定输入、输出及细胞状态有关。研究观察的是小鼠任务中的选择,奖励背景和等待条件仍很重要,尚未建立改善全部认知能力或人类冲动行为的效果。