神経科学：腹側被蓋野ドーパミンニューロン群内での知覚・運動・認知変数の特異的符号化
Nature 570, 7762 doi: 10.1038/s41586-019-1261-9
中脳のドーパミンニューロンは、報酬や報酬を予測する手掛かりだけにではなく、報酬への距離、動き、行動選択などの変数にも応答することが、認められつつある。重要な疑問の1つは、こうした多様な変数への応答が、ドーパミンニューロン集団全体でどのように組織化されているのかである。個々のドーパミンニューロンが、複数の変数を多重処理しているのか、それとも特定の行動変数の符号化に特化したニューロンのサブセットがあるのかは明らかになっていない。この根本的な問題はこれまで解明が難しく、それは、個別のドーパミンニューロンの大きな集団から、多様な変数を同時に検討するのに十分な複雑性を持つ行動課題を遂行中の記録を得られていなかったためである。今回我々は、この問題に対処するため、埋め込みレンズを通して二光子カルシウム画像化を行い、複雑な意思決定課題を遂行中のマウス中脳の腹側被蓋野から、300個以上のドーパミンニューロンの活動を記録した。マウスがバーチャルリアリティー環境内でナビゲーションするとき、ドーパミンニューロンは、一連の知覚・運動・認知変数を符号化していた。これらの応答は機能的にクラスター化されており、ニューロンの亜集団は、報酬の符号化に加えて、行動変数の1つのサブセットについての情報も伝えていた。こうした機能的クラスターは、空間的に組織化されていて、隣り合うニューロン同士は、同じクラスターに属している可能性が高い。ドーパミンニューロンとそれらの投射先との間のトポグラフィーと共に、こうした特異化と解剖学的組織化は、下流の回路がドーパミンニューロンによって伝えられる広範な信号を正しく解釈するのを助けているのかもしれない。
