神経科学：ドーパミン作動性ニューロンによる予測誤差計算の基盤となる算術と局所神経回路

ドーパミン作動性ニューロンは、予測した報酬と実際の報酬を比較することで学習を促すとされている。しかし、この比較がどのように行われているのかは、20年にわたる研究を経た今もほとんど分かっていない。我々は、ドーパミン作動性ニューロンが予測誤差を計算する方法を知るため、古典的条件付けを実行中のマウスの腹側被蓋野に、光遺伝学的操作と細胞外記録法を組み合わせて適用した。報酬の時間を予測できる度合いを操作することで、ドーパミン作動性ニューロンが減算を行っていることが分かった。減算は強化学習に最適な計算だが、脳で実際に観察された例はまれである。また、腹側被蓋野内で隣接するGABA（γ-アミノ酪酸）作動性ニューロンを選択的に興奮させるか抑制することで、これらのニューロンが減算の源であることが示された。すなわち、報酬が期待されるとき、GABA作動性ニューロンがドーパミン作動性ニューロンを抑制し、予測誤差の計算に成因として寄与している。さらに、腹側被蓋野のGABA作動性ニューロンを両側刺激すると、におい条件付けでの予測的な舌舐め行動が激減した。この結果は、GABA作動性ニューロンが強化学習で重要な役割を持つことと符合する。これらの結果を総合すると、ドーパミン作動性ニューロンによる予測誤差計算の基盤となる算術と局所神経回路が明らかになる。

目次へ戻る