神経科学：線条体全域のドーパミンは価値と分けて軌道誤差を符号化する

目標指向型のナビゲーションでは、動物は目標に近づいているのか逸れているのかを認識するために、ランドマークに対する自分の現在の進行方向と速度を継続的に評価する必要がある。線条体のドーパミン放出は、合図の持つ報酬予測価値を信号化し、おそらく動機付けに寄与しているが、ドーパミンが効果的な行動の指針として、動物の現在の進行中の軌道をどのように取り込んでいるのかは分かっていない。今回我々は、マウスで、合図が誘起する線条体のドーパミン放出が、目標への最適な軌道に対する現在の動きの速度と方向の関係を反映した、双方向的な軌道の誤差を符号化していることを実証する。軌道誤差信号は、移動または視覚上の流れから計算可能であり、学習した合図の価値を反映して同時に起こるドーパミン増加とは独立のものであった。軌道誤差と合図の価値を合わせた符号化は、混合した感覚運動入力による標準的な強化学習アルゴリズムの報酬予測誤差の項によって再現された。しかし、これら2つの信号は異なる状態的・空間的要求を持っており、それぞれ別個の神経入力を備えた共通の強化学習アルゴリズムから生起している可能性が示唆される。線条体全域にわたるマルチファイバーアレイ測定を行ったところ、重複しつつも時間的・解剖学的に分離可能な軌道誤差と合図価値の神経表現が解明された。これは、動機付けと軌道誘導という機能的に異なるドーパミン信号が、目標指向行動を促すために線条体領域全体にわたって多重化される仕組みを示している。

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