神経回路：内的状態を追跡するドーパミンサブシステム

食物と水が報酬となる理由の1つは、それらが内的な要求を満たすためである。腹側被蓋野（VTA）のドーパミン作動性ニューロンは味覚報酬によって活性化されるが、動物が、これらの口腔からの合図とその後に遅れて生じる摂取の生理的影響を関連付けて学習する仕組みは分かっていない。今回我々は、VTAの個々のドーパミン作動性ニューロンが、摂取の特定の段階で栄養や水の検出に応答することを示す。ドーパミン作動性ニューロンの主要なサブセットは、口渇状態のマウスが水を飲んでから数十分後に起こる全身の水分補給の変化を追跡しており、一方で、別のドーパミン作動性ニューロンは消化管内の栄養素に応答する。我々は、液体バランスに関する情報は、視床下部経路によってVTAに伝達され、その後、摂取の口腔、胃腸、吸収後の段階を追跡する下流の回路に別ルートで送られることを示す。我々はこれらの信号の機能を調べるために、液体の口腔での影響と吸収後の影響を独立に操作し、時間的に分離できる枠組みを用いた。その結果、マウスは水分補給能力のみに基づいて、一方の液体を他方よりも好むよう速やかに学習し、摂取後にVTAのドーパミン作動性ニューロンを選択的に抑制すると、この摂取後の学習が妨げられることが分かった。これらの知見は、中脳のドーパミン系には、摂取の異なる様式や段階を数秒から数十分の時間スケールで追跡しているサブシステムがあり、この情報を使って摂取の結果に関する学習が促進されることを示している。

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