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神経回路:海馬–前頭前野回路のリセットが学習を促進する

Nature 591, 7851 doi: 10.1038/s41586-021-03272-1

新奇な状況に速やかに適応する能力は生存に不可欠だが、この柔軟性は多くの精神神経疾患で損なわれている。そのため、認知的柔軟性を促進するために、新奇性が脳回路を準備(つまりプライミング)するのかどうか、するとすればどのようにプライミングするのかを理解することは、トランスレーショナル研究に重要な意味を持つ。新奇性への曝露によって海馬と内側前頭前野(mPFC)が動員され、その後の学習に関連した可塑性に対して海馬–前頭前野回路がプライミングされる可能性がある。今回我々は、新奇性が腹側海馬(vHPC)とmPFCをつなぐ神経回路をリセットし、これによって、確立された戦略を克服する能力が促進されることを示す。マウスを新奇性にさらすと、vHPC活動が局所的なシータ波(4〜12 Hz)へと再編成されて既存のvHPC–mPFC接続性が弱まることによって、以前に符号化されていた戦略が破壊された。その後、マウスが新たな課題に適応すると、vHPCニューロンは新たな課題に関連した活動を発達させ、vHPC–mPFC接続性が強化されて、mPFCニューロンは新たなルールを符号化するように更新された。一方、新奇性がなければ、マウスは確立された戦略を変えなかった。vHPCにおける、ドーパミンD1受容体(D1R)の遮断、または新奇性で標識付けされたD1R発現細胞の抑制は、新奇性によるこれらの行動的および生理学的な影響を阻害した。さらに、D1Rを活性化すると新奇性の効果が模倣された。これらの結果は、新奇性が、D1Rを介したvHPC–mPFC回路のリセットにより適応学習を促進しており、その結果として、その後の学習に関連した回路の可塑性が可能になることを示唆している。

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