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最后以如下的編輯形式發(fā)表: 自然2009年6月11日;論文編號(hào):459(7248):837 - 841。數(shù)字對(duì)象唯一標(biāo)識(shí)符:10.1038/nature08028 多巴胺神經(jīng)元如何代表積極和消極動(dòng)機(jī)的事件? 雅之松本和興英彥坂感覺運(yùn)動(dòng)研究實(shí)驗(yàn)室,美國(guó)國(guó)家眼科研究所,美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生研究所(位于馬里蘭州貝塞斯達(dá)的20892-4435號(hào))摘要中腦多巴胺神經(jīng)元被獎(jiǎng)勵(lì)或因?qū)Ω泄俅碳ぎa(chǎn)生興奮的反應(yīng)預(yù)測(cè)獎(jiǎng)勵(lì)所激發(fā)。這些興奮反應(yīng)的強(qiáng)度會(huì)隨著獎(jiǎng)勵(lì)價(jià)值的增加而增加。這種反應(yīng)特性導(dǎo)致一個(gè)假設(shè),即多巴胺神經(jīng)元編碼與價(jià)值有關(guān)的信號(hào)并且受到厭惡事件的抑制。在這里,我們表明,這個(gè)假設(shè)只是對(duì)多巴胺神經(jīng)元的一個(gè)子集成立。當(dāng)猴子們被控制實(shí)施了用它們欲求的和厭惡的后果進(jìn)行的巴甫洛夫程序?qū)嶒?yàn)(分別用液體獎(jiǎng)勵(lì)和將氣體吹到臉上的方式)的時(shí)候,我們將多巴胺神經(jīng)元的活動(dòng)記錄了下來。我們發(fā)現(xiàn)有些多巴胺神經(jīng)元會(huì)對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)預(yù)測(cè)刺激產(chǎn)生興奮并且會(huì)被吹氣預(yù)測(cè)刺激所抑制,就像價(jià)值假說預(yù)測(cè)的那樣。然而,與該假設(shè)不一致的是,更加大量的多巴胺神經(jīng)元會(huì)對(duì)兩種刺激都產(chǎn)生興奮。一些多巴胺神經(jīng)元會(huì)對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)和氣體吹拂本身都產(chǎn)生興奮,特別是當(dāng)這些刺激是不可預(yù)測(cè)的時(shí)候。對(duì)吹氣預(yù)測(cè)刺激產(chǎn)生興奮的神經(jīng)元位于黑質(zhì)致密部更靠背部的地方,然而被刺激抑制的神經(jīng)元位于更靠腹部中央的地方,一些是在腹側(cè)被蓋區(qū)。關(guān)于它們對(duì)于吹氣本身反應(yīng)的一個(gè)相似的解剖上的差異也被觀察到了。這些研究表明不同類型的多巴胺神經(jīng)元以不同的方式表達(dá)動(dòng)機(jī)信號(hào)。如果中腦多巴胺神經(jīng)元確實(shí)編碼與價(jià)值有關(guān)的信號(hào),它們的活動(dòng)應(yīng)該受厭惡刺激的抑制,因?yàn)閰拹捍碳ぎa(chǎn)生負(fù)激勵(lì)價(jià)值,然而,結(jié)果卻不一致,一些研究顯示它們的活動(dòng)受厭惡刺激抑制,而另外一些研究則表明它們的活動(dòng)既受厭惡刺激抑制又受其激發(fā)。這些研究當(dāng)中幾乎沒有人檢測(cè)在相同多巴胺神經(jīng)元上的獎(jiǎng)勵(lì)所產(chǎn)生的影響,部分是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)動(dòng)物是被麻痹了的。要測(cè)試多巴胺神經(jīng)元是否編碼激勵(lì)價(jià)值,我們?cè)趦煞N不同的情況下對(duì)兩只猴子實(shí)施了巴甫洛夫程序?qū)嶒?yàn)(圖1a):在其中一個(gè)實(shí)驗(yàn)中液體獎(jiǎng)勵(lì)是預(yù)期的(欲求塊,圖1a),在其中的另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)中吹氣是預(yù)期的(厭惡塊,圖1b)。在每塊區(qū)域,三個(gè)條件刺激(CSs)與非條件刺激(USs,獎(jiǎng)勵(lì)或吹氣)分別以100%,50%,0%的可能性與其相關(guān)。這三個(gè)條件刺激被認(rèn)為是傳遞三個(gè)不同水平層次動(dòng)機(jī)價(jià)值的。確實(shí),在欲求塊,預(yù)期的舔舐活動(dòng)隨著獎(jiǎng)勵(lì)概率的增多而增多( Fig.1c)。在厭惡塊,預(yù)期的眨眼活動(dòng)隨著吹氣的增多而增多(圖1d)。當(dāng)猴子被施用巴甫洛夫程序的時(shí)候,我們記錄了在黑質(zhì)致密部和腹側(cè)被蓋區(qū)當(dāng)中或周圍的103個(gè)公認(rèn)的多巴胺神經(jīng)元(68個(gè)來自猴N,35個(gè)來自猴D)中單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。他們的電化學(xué)生理特性明顯不同于黑質(zhì)致密部和腹側(cè)被蓋區(qū)(補(bǔ)充圖1)其他神經(jīng)元,此后我們稱它們?yōu)槎喟桶飞窠?jīng)元。 以往的研究大多將多巴胺神經(jīng)元定性為在功能上是與同類同性質(zhì)的。我們發(fā)現(xiàn)這是不正確的。圖2a和e表明了兩個(gè)多巴胺神經(jīng)元分別對(duì)不同條件刺激的反應(yīng)活動(dòng),它們的活動(dòng)在欲求區(qū)相似(頂行)。他們都能被100%的獎(jiǎng)勵(lì)性條件刺激(與概率為100%的獎(jiǎng)勵(lì)相關(guān)的條件刺激)激起興奮。這種興奮在概率對(duì)應(yīng)于50%的獎(jiǎng)勵(lì)性條件刺激的時(shí)候強(qiáng)度會(huì)下降,甚至在概率對(duì)應(yīng)于0%的獎(jiǎng)勵(lì)性條件刺激的時(shí)候變?yōu)橐种?。然而,多巴胺神?jīng)元在厭惡區(qū)(底行)表現(xiàn)出完全不同的的反應(yīng)。對(duì)于100吹氣條件刺激的反應(yīng),在圖2a中顯示的神經(jīng)元被抑制而圖2e中顯示的神經(jīng)元?jiǎng)t受到激發(fā)。更進(jìn)一步說,隨著吹氣實(shí)施概率的下降,它們的反應(yīng)程度朝著相反方向分級(jí)。 為了表征非條件刺激誘發(fā)的反應(yīng),我們以它們對(duì)于100%概率吹氣的非條件刺激(補(bǔ)充表1)的反應(yīng)為基礎(chǔ)將103個(gè)神經(jīng)元編排為三組。表現(xiàn)出強(qiáng)烈抑制和興奮的神經(jīng)元分別被編為吹氣條件刺激抑制型(ACS抑制型,n=24)和吹氣條件刺激興奮型(ACS興奮型,n=38),(P0.05,Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn))。單個(gè)神經(jīng)元的條件刺激誘導(dǎo)反應(yīng)在補(bǔ)充圖2和補(bǔ)充表2中顯示出來。接下來,我們將集中討論ACS抑制型和ACS興奮型神經(jīng)元(ACS無反應(yīng)型神經(jīng)元參見補(bǔ)充圖3,每種類型的電化學(xué)生理特性參見補(bǔ)充說明A和補(bǔ)充表3)。ACS抑制型的平均活動(dòng)被獎(jiǎng)勵(lì)概率(圖2b)和吹氣概率(圖2c)朝著不同的方向調(diào)節(jié)。當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)概率下降的時(shí)候(圖2b,圖2d中的紅線),對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)性條件刺激的興奮反應(yīng)減少并且扭轉(zhuǎn)為抑制。相反地,當(dāng)吹氣概率下降的時(shí)候(圖2c,圖2d中的藍(lán)線),對(duì)吹氣條件刺激的抑制性反應(yīng)強(qiáng)度下降。在ACS抑制型神經(jīng)元中也發(fā)現(xiàn)了同樣的趨勢(shì)(補(bǔ)充說明B和補(bǔ)充表4a)。 這些結(jié)果表明,ACS抑制型神經(jīng)元在大規(guī)模范圍內(nèi)編碼激勵(lì)價(jià)值,最強(qiáng)烈的興奮回應(yīng)最積極的刺激(100獎(jiǎng)勵(lì)的條件刺激),最強(qiáng)烈的抑制反應(yīng)回應(yīng)最消極的刺激(100吹氣條件刺激)。 ACS興奮型神經(jīng)元的平均活動(dòng)也被獎(jiǎng)勵(lì)概率(圖2f)和吹氣概率(圖2g)調(diào)節(jié),但朝著同樣的方向。當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)和吹氣預(yù)測(cè)的條件刺激的概率下降的時(shí)候,興奮反應(yīng)也會(huì)下降(圖2h,個(gè)體神經(jīng)元參見補(bǔ)充說明B和補(bǔ)充圖4b)。這些結(jié)果表明了ACS興奮型神經(jīng)元不編碼激勵(lì)價(jià)值。以前的研究一再表明,當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)是隨機(jī)的時(shí)候,多巴胺神經(jīng)元會(huì)被獎(jiǎng)勵(lì)本身激發(fā)。另一方面,它們會(huì)被厭惡刺激激發(fā)還是抑制,以及,如果是其中之一的話,會(huì)在何種條件下進(jìn)行,這一問題仍在爭(zhēng)論當(dāng)中。圖3a顯示了在圖2a中的相同神經(jīng)元對(duì)于獎(jiǎng)勵(lì)和吹氣的反應(yīng)。當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)在沒有先前的條件刺激的情況下被呈現(xiàn)(自由獎(jiǎng)勵(lì))的時(shí)候,這個(gè)神經(jīng)元被強(qiáng)烈激發(fā)并且當(dāng)吹氣在沒有先前的條件刺激的情況下被呈現(xiàn)(自由吹氣)的時(shí)候,這個(gè)神經(jīng)元被抑制。在圖3e中顯示的神經(jīng)元既能被自由獎(jiǎng)勵(lì)激發(fā)又能被自由吹氣激發(fā)。然后,我們?cè)僖詫?duì)自由吹氣的反應(yīng)為基礎(chǔ)將103個(gè)神經(jīng)元重新分為三組(補(bǔ)充表1)。顯示強(qiáng)烈抑制和激發(fā)的神經(jīng)元被分別列為吹氣非條件刺激抑制型(AUS抑制型,47例)和吹氣非條件刺激興奮型(AUS興奮型,11例),(P0.05,Wilcoxon符號(hào)秩檢驗(yàn))。個(gè)體神經(jīng)元的非條件刺激激發(fā)反應(yīng)在補(bǔ)充圖5和補(bǔ)充表2中顯示出來。注意這種分類方法不同于以對(duì)100%吹氣條件刺激的反應(yīng)為基礎(chǔ)的分類。接下來,我們將精力集中在AUS抑制型和AUS興奮型的神經(jīng)元上(AUS無反應(yīng)型參見補(bǔ)充表6和7,每種類型的電化學(xué)生理性質(zhì)參見補(bǔ)充注釋C和補(bǔ)充表4)。關(guān)于AUS抑制型神經(jīng)元(圖3b和c)和AUS興奮型神經(jīng)元(圖3f和g)對(duì)于獎(jiǎng)勵(lì)和吹氣的平均反應(yīng)被顯示出來。當(dāng)緊接著的100%獎(jiǎng)勵(lì)條件刺激的獎(jiǎng)勵(lì)物是完全可預(yù)測(cè)的的時(shí)候,對(duì)于獎(jiǎng)勵(lì)的興奮反應(yīng)消失,而當(dāng)緊接著的50%的獎(jiǎng)勵(lì)條件刺激獎(jiǎng)勵(lì)物是部分可預(yù)測(cè)的時(shí)候,對(duì)于獎(jiǎng)勵(lì)的興奮反應(yīng)強(qiáng)度降低(圖3b和f)。這是與獎(jiǎng)勵(lì)預(yù)測(cè)誤差假說不一致的,該假設(shè)是指多巴胺神經(jīng)元的活動(dòng)在預(yù)測(cè)和實(shí)際獎(jiǎng)勵(lì)的價(jià)值之間會(huì)呈現(xiàn)出差異。 AUS抑制型神經(jīng)元甚至為厭惡的后果編碼預(yù)測(cè)誤差,盡管只是部分,因?yàn)樗灰粋€(gè)不可預(yù)測(cè)的厭惡吹氣抑制(自由吹氣)(圖3c),而且當(dāng)吹氣更可預(yù)測(cè)的時(shí)候這種抑制反應(yīng)強(qiáng)度單調(diào)減小(圖3d,個(gè)體神經(jīng)元參見補(bǔ)充注釋D和補(bǔ)充表8a)。有趣的是,當(dāng)吹氣更可預(yù)測(cè)的時(shí)候,AUS興奮性神經(jīng)元對(duì)吹氣的興奮反應(yīng)也會(huì)下降(圖3g和h,個(gè)體神經(jīng)元參見補(bǔ)充注釋D和補(bǔ)充圖8b)。預(yù)測(cè)誤差假說提出預(yù)測(cè),當(dāng)一個(gè)后果被意外地忽略和同樣的后果被意外地發(fā)現(xiàn)時(shí),對(duì)比兩種情況神經(jīng)元反應(yīng)朝相反的方向。我們發(fā)現(xiàn),AUS抑制型神經(jīng)元,而非AUS興奮型神經(jīng)元,趨向于既對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)遺漏有反應(yīng),又對(duì)吹氣遺漏有反應(yīng)(補(bǔ)充注釋E和補(bǔ)充圖9)。目前的共識(shí)是多巴胺神經(jīng)元傳送與獎(jiǎng)勵(lì)有關(guān)的信息這一事實(shí)被認(rèn)為是適用于所有的位于中腦的多巴胺神經(jīng)元,包括黑質(zhì)致密部和腹側(cè)被蓋區(qū)。既然我們已經(jīng)基于它們對(duì)厭惡事件的反應(yīng)發(fā)現(xiàn)了不同類型的神經(jīng)元,我們現(xiàn)在要問它們是否位于中腦的不同區(qū)域。圖4a顯示了與對(duì)100%吹氣條件刺激的反應(yīng)相關(guān)的在猴N體內(nèi)的68條多巴胺神經(jīng)元的記錄位置。顯示出明顯興奮的神經(jīng)元(即ACS興奮型神經(jīng)元,紅圈)趨于分布在較背部的部位,而顯示出明顯抑制的神經(jīng)元(即ACS抑制型神經(jīng)元,藍(lán)圈)趨于分布在較腹部的部位。為了統(tǒng)計(jì)測(cè)試這種趨勢(shì),我們考察了猴N(圖4b)和猴D(圖4c)的記錄深度和其與100%吹氣條件刺激的反應(yīng)之間的關(guān)系。正如散點(diǎn)圖顯示,兩只猴子都被發(fā)現(xiàn)了一個(gè)明顯的負(fù)相關(guān)(猴N,r=-0.50,P0.01;猴D,r=-0.57,P0.01)。這種負(fù)相關(guān)證實(shí)了在多巴胺神經(jīng)元中吹氣預(yù)測(cè)條件刺激誘導(dǎo)的興奮和抑制反應(yīng)的背-腹分化。與對(duì)吹氣本身的反應(yīng)相關(guān)的相似的位置差異也被發(fā)現(xiàn)了(補(bǔ)充注釋F和補(bǔ)充圖10)。它通常被認(rèn)為是中腦多巴胺神經(jīng)元形成的統(tǒng)一的功能組,全部以相似的方式代表與獎(jiǎng)勵(lì)相關(guān)的信號(hào)。根據(jù)對(duì)與獎(jiǎng)勵(lì)有關(guān)的信號(hào)的考慮,我們的結(jié)果與這種觀念很不一致。然而,當(dāng)我們檢測(cè)了它們對(duì)消極事件的反應(yīng)之后發(fā)現(xiàn)了明顯的差異。我們發(fā)現(xiàn)了兩種類型的多巴胺神經(jīng)元,一種被吹氣或吹氣預(yù)測(cè)所抑制,而另一種被激發(fā)。顯然,多巴胺神經(jīng)元的統(tǒng)一概念需要改變(我們的發(fā)現(xiàn)與以往發(fā)現(xiàn)的關(guān)系參見補(bǔ)充注釋G)。 我們建議,至少有兩個(gè)多巴胺神經(jīng)元的功能組。第一組內(nèi)的多巴胺神經(jīng)元(吹氣抑制型,即ACS和AUS抑制型)將代表促進(jìn)價(jià)值。它們的反應(yīng)會(huì)隨著與獎(jiǎng)勵(lì)和吹氣相聯(lián)系的預(yù)測(cè)誤差而共同變化,因此將會(huì)對(duì)關(guān)于趨近獎(jiǎng)勵(lì)刺激并避免吹氣刺激的機(jī)制的了解有所幫助。第二組(吹氣興奮型,即ACS和AUS興奮型)的功能不是立刻能清楚的,但是我們發(fā)現(xiàn)它們對(duì)條件刺激的反應(yīng)是與猴子對(duì)條件刺激的定向反應(yīng)(目光轉(zhuǎn)移)的潛伏期呈正相關(guān)的而且這種正相關(guān)只是在條件刺激與獎(jiǎng)勵(lì)或吹氣伴隨之后才會(huì)表現(xiàn)出來(補(bǔ)充注釋H和補(bǔ)充表11)。這些結(jié)果提高了吹氣激發(fā)型的多巴胺神經(jīng)元的條件刺激誘導(dǎo)反應(yīng)反映了條件刺激的突出促進(jìn)作用的可能性。然而,這種解釋可能對(duì)這些神經(jīng)元對(duì)非條件刺激或非條件刺激遺漏無效。重要的是,多巴胺神經(jīng)元的兩種類型的分布不同,吹氣興奮型是在黑質(zhì)致密部的背面,而吹氣抑制型在黑質(zhì)致密部的腹側(cè)以及腹側(cè)被蓋區(qū)(細(xì)節(jié)參見補(bǔ)充注釋I)。在猴子和老鼠體內(nèi),在黑質(zhì)致密部背側(cè)的多巴胺神經(jīng)元主要突出表現(xiàn)為背紋狀體,而在黑質(zhì)致密部腹側(cè)以及腹側(cè)被蓋區(qū)的那些主要突出表現(xiàn)為腹紋狀體。在黑質(zhì)致密部腹側(cè)以及腹側(cè)被蓋區(qū)的吹氣抑制型多巴胺神經(jīng)元因此有可能向腹紋狀體傳遞與價(jià)值有關(guān)的信息,而已知腹紋狀體是呈現(xiàn)獎(jiǎng)勵(lì)價(jià)值的。在另一方面,在黑質(zhì)致密部背側(cè)的吹氣興奮型多巴胺神經(jīng)元將會(huì)對(duì)有突出促進(jìn)作用的刺激產(chǎn)生反應(yīng),無論這些刺激是其欲求的還是厭惡的,并且向與定向行為有關(guān)的背側(cè)紋狀體發(fā)送信號(hào)。這可能是一種機(jī)制的部分,通過這種機(jī)制,類似面向掃視眼動(dòng)行為的定向反應(yīng)被有顯著促進(jìn)作用的刺激促進(jìn)。兩種不同類型的多巴胺神經(jīng)元可能接受不同來源的信息輸入。如吹氣興奮型多巴胺神經(jīng)元可能接受來自例如是基底前腦之類的區(qū)域的信息,在基底前腦的神經(jīng)元也對(duì)欲求事件和厭惡事件顯示出興奮反應(yīng)(更深入的討論參見補(bǔ)充注釋J)。另一方面,吹氣抑制的多巴胺神經(jīng)元可能會(huì)接受或至少部分接受來自橫向韁核側(cè)面的信息。運(yùn)用同樣的巴甫洛夫程序,我們已經(jīng)表明,橫向韁核神經(jīng)元被吹氣預(yù)測(cè)條件刺激激發(fā)而被價(jià)值預(yù)測(cè)條件刺激抑制,表明它們與吹氣抑制型的多巴胺神經(jīng)元相似,能夠編碼動(dòng)機(jī)價(jià)值,但是是以相反的方式。然后橫向韁核側(cè)面的價(jià)值信號(hào)就會(huì)通過抑制它們的方式傳送給多巴胺神經(jīng)元,并且這種影響對(duì)于位于吹氣抑制型多巴胺神經(jīng)元占主導(dǎo)地位的黑質(zhì)致密部的腹側(cè)以及腹側(cè)被蓋區(qū)的多巴胺神經(jīng)元更大(補(bǔ)充說明K和補(bǔ)充圖12)。到現(xiàn)在我們已經(jīng)將多巴胺神經(jīng)元分成了兩種類型。然而,真正的圖景比這復(fù)雜得多。首先,這兩種類型之間的差異是漸變的,不是顯著的,就導(dǎo)致了有一種多巴胺神經(jīng)元不屬于這些類型(即吹氣無反應(yīng)型)中的任何一種。其次,這種分類對(duì)條件刺激和非條件刺激是不同的(補(bǔ)充說明L,補(bǔ)充表1和補(bǔ)充圖13b)。很多的神經(jīng)元被吹氣預(yù)測(cè)條件刺激激發(fā),然而更多的神經(jīng)元被吹氣自身抑制。這可能表明了多巴胺神經(jīng)系統(tǒng)順利運(yùn)行的機(jī)制。如果一個(gè)顯著的刺激(即條件刺激)被呈現(xiàn),將注意力轉(zhuǎn)移到刺激物和判斷它是否預(yù)示了一個(gè)獎(jiǎng)勵(lì)事件或厭惡事件將會(huì)有益處。這是一個(gè)大多數(shù)神經(jīng)元被激發(fā)的時(shí)間,因此會(huì)促進(jìn)定向行為。如果一個(gè)厭惡事件(即非條件刺激)發(fā)生,學(xué)會(huì)避免導(dǎo)致厭惡事件的行為是至關(guān)重要的。這是一個(gè)大多數(shù)神經(jīng)元被抑制的時(shí)間,因此會(huì)促進(jìn)對(duì)厭惡事件的避免的方式的學(xué)習(xí)。方法總結(jié)兩個(gè)成年恒河猴(獼猴)被用于該實(shí)驗(yàn)。所有動(dòng)物保護(hù)和實(shí)驗(yàn)程序經(jīng)動(dòng)物保護(hù)和使用委員會(huì)認(rèn)可,并依照關(guān)于實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物人文關(guān)懷和使用的公共衛(wèi)生服務(wù)政策實(shí)行。在全身麻醉和無菌手術(shù)的情況下,一個(gè)塑料頭架和塑料錄音盒被固定在猴子的顱骨上。錄音盒放在大腦對(duì)額頂頂葉皮層,與水平面呈35度傾斜角,而記錄目標(biāo)是黑質(zhì)致密部和腹側(cè)被蓋區(qū)。兩個(gè)搜索線圈經(jīng)手術(shù)被植入眼結(jié)膜的下面。頭架、錄音盒、眼睛線圈連接器都被嵌入在覆蓋顱骨頂部的牙質(zhì)丙烯酸中,并通過丙烯酸螺絲連接在顱骨上。我們用一個(gè)欲求非條件刺激(液體獎(jiǎng)勵(lì))和一個(gè)厭惡非條件刺激(吹氣)。在巴甫洛夫程序過程中,我們記錄了在黑質(zhì)致密部和腹側(cè)被蓋區(qū)當(dāng)中和周圍的多巴胺神經(jīng)元的活動(dòng)。我們通過核磁共振估計(jì)了黑質(zhì)致密部和腹側(cè)被蓋區(qū)的位置而且按照多巴胺神經(jīng)元的電化學(xué)生理特性識(shí)別出了它們。在對(duì)一個(gè)猴子記錄的時(shí)間的結(jié)尾,我們?cè)诮M織學(xué)上證實(shí)了記錄的位置。我們分析了預(yù)期舔舐、預(yù)期眨眼及在巴甫洛夫程序中的神經(jīng)反應(yīng)。我們集中在三種類型的神經(jīng)反應(yīng)上:1)對(duì)條件刺激呈現(xiàn)興奮的反應(yīng),2)被非條件刺激的傳送引發(fā)的反應(yīng),3)被非條件刺激遺漏引發(fā)的反應(yīng)。巴甫洛夫程序的細(xì)節(jié)、多巴胺神經(jīng)元的識(shí)別、分析方法和組織學(xué)程序可在完全方法中找到。方法 巴甫洛夫程序我們的巴甫洛夫程序由兩塊實(shí)驗(yàn)組成,一個(gè)欲求組(圖1a)和一個(gè)厭惡組(圖1b)。在欲求組,三個(gè)條件刺激(紅圈、綠十字和藍(lán)方塊代表猴N;黃環(huán)、青色三角形和藍(lán)方塊代表猴D)與分別作為有100%,50%,0%的可能性的非條件刺激的液體獎(jiǎng)勵(lì)(蘋果汁)聯(lián)系起來。在厭惡組,三個(gè)條件刺激(黃環(huán)、青色三角形和藍(lán)方塊代表猴N;紅圈、綠十字和藍(lán)方塊代表猴D)與分別作為有100%,50%,0%可能性的非條件刺激的朝著猴子臉上吹氣的方法聯(lián)系起來。液體獎(jiǎng)勵(lì)通過位于猴子嘴前的一個(gè)噴液器噴出。吹氣(每平方英寸20-30)通過一個(gè)被放在距臉6-7厘米位置的細(xì)管釋放。在兩組的時(shí)間暗示呈現(xiàn)出來之后,每個(gè)實(shí)驗(yàn)開始了。猴子不被要求轉(zhuǎn)移視線到時(shí)間暗示上。1秒之后,時(shí)間暗示消失并且三個(gè)條件刺激中的一個(gè)被假裝任意地呈現(xiàn)出來。1.5秒后,條件刺激消失而非條件刺激被實(shí)施。另外暗示實(shí)驗(yàn)與非暗示實(shí)驗(yàn)也被包括進(jìn)來,在這過程中一個(gè)單獨(dú)的獎(jiǎng)勵(lì)(自由獎(jiǎng)勵(lì))在欲求組被實(shí)施而一個(gè)單獨(dú)的吹氣(自由吹氣)在厭惡組被實(shí)施。所有實(shí)驗(yàn)以一個(gè)隨機(jī)的中間實(shí)驗(yàn)間隔呈現(xiàn),對(duì)于猴N是平均5秒而對(duì)猴D是平均4.5秒(3-6秒)。一組由有固定實(shí)驗(yàn)類型比例的42次實(shí)驗(yàn)組成(100%:12次實(shí)驗(yàn),50%:12次實(shí)驗(yàn),0%:12次實(shí)驗(yàn),非暗示:6次實(shí)驗(yàn))。對(duì)于50%概率的實(shí)驗(yàn),條件刺激在6次實(shí)驗(yàn)中有非條件刺激伴隨而在另6次實(shí)驗(yàn)中沒有非條件刺激伴隨。沒有任何外部暗示那個(gè)組改變了。我們通過重復(fù)欲求組和厭惡組兩到三次來對(duì)每一個(gè)神經(jīng)元收集數(shù)據(jù)。我們跟蹤了猴子的舔舐和眨眼反應(yīng)。為了跟蹤舔舐反應(yīng),我們將一個(gè)測(cè)力計(jì)安裝在了獎(jiǎng)勵(lì)液體噴口處,并通過舔舐來測(cè)量噴口射液的壓力。為了跟蹤眨眼反應(yīng),磁性線圈技術(shù)被使用到其中。一個(gè)小小的有特氟綸涂在表面的無污物的金屬絲(5mm的直徑,5或6圈)被粘在了眼瞼上。眼睛的閉合被眼瞼線圈的豎直元件信號(hào)傳導(dǎo)器識(shí)別。多巴胺神經(jīng)元的識(shí)別我們研究了在黑質(zhì)致密部和腹側(cè)被蓋區(qū)當(dāng)中和周圍的多巴胺神經(jīng)元。根據(jù)它們不規(guī)則的跳動(dòng),約每秒5個(gè)尖峰的基準(zhǔn)緊張活動(dòng),寬的尖峰潛能和對(duì)自由獎(jiǎng)勵(lì)的階段性興奮,多巴胺神經(jīng)元被確定出來。數(shù)據(jù)分析我們分析了在巴甫洛夫程序過程中預(yù)期的舔舐,預(yù)期的眨眼和神經(jīng)活動(dòng)。為了估計(jì)預(yù)期舔舐的頻率和強(qiáng)度,測(cè)力計(jì)信號(hào)器被使用。我們首先計(jì)算了噴射器的應(yīng)變速度。然后我們對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)在條件刺激被呈現(xiàn)的過程中加入了絕對(duì)速度。如果猴子更頻繁更強(qiáng)烈地舔舐噴口被加入的速度就會(huì)更大。我們把這種價(jià)值定義為在實(shí)驗(yàn)中預(yù)期舔舐的數(shù)量。這種數(shù)量被一般化為下面的公式,一般化的預(yù)期舔舐數(shù)量=(X-Min)/(Max-Min),其中的X是實(shí)驗(yàn)中預(yù)期舔舐的數(shù)量,Max是在記錄階段數(shù)量的最大值,而Min是記錄階段的數(shù)量的最小值。為了計(jì)量條件刺激被呈現(xiàn)的的過程中預(yù)期眨眼的次數(shù),眼瞼活動(dòng)監(jiān)測(cè)豎直信號(hào)元件被使用。我們先計(jì)算了眼瞼運(yùn)動(dòng)的下限速度。我們?cè)O(shè)置了一個(gè)閾值,并且數(shù)出了每次實(shí)驗(yàn)在條件刺激被呈現(xiàn)的時(shí)候有多少次速度超過了該閾值。這個(gè)數(shù)值被定義為在實(shí)驗(yàn)中預(yù)期眨眼的數(shù)目。在分析神經(jīng)活動(dòng)的時(shí)候,對(duì)每個(gè)條件刺激的反應(yīng)被定義為在條件刺激開始之后150-325毫秒內(nèi)的放電速率減去在條件刺激開始之前250毫秒內(nèi)的背景放電速率。對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)的反應(yīng)被定義為在獎(jiǎng)勵(lì)開始后200-400毫秒內(nèi)的放電速率減去獎(jiǎng)勵(lì)開始前250毫秒的背景放電速率。對(duì)吹氣的反應(yīng)被定義為在吹氣開始后50-200毫秒內(nèi)的放電速率減去吹氣開始前250毫秒內(nèi)的背景放電速率。對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)忽略的反應(yīng)被定義為在條件刺激忽略后200-500毫秒內(nèi)的放電速率減去條件刺激忽略前250毫秒的背景放電速率。這些時(shí)間閾是以多巴胺神經(jīng)元的平均活動(dòng)為基礎(chǔ)來確定的。特別地,我們?cè)O(shè)置這些閾是為了它們能將興奮和抑制的主要部分包括進(jìn)去。因?yàn)?%的獎(jiǎng)勵(lì)和0%的吹氣條件刺激在生理上是

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