神経科学：前頭前皮質–腹側被蓋野間の動態が随伴性の低下を促す
Nature 655, 8121 doi: 10.1038/s41586-026-10443-5
認知的柔軟性とは、状況の変化に合わせて学習済みの行動を調整し、最適な意思決定や行動制御を支える適応的な神経過程を指す。これには、合図と報酬の間の随伴性が低下する際に、特定の行動を修正する能力が含まれる。動物種全般において、内側前頭前皮質（mPFC）は随伴性の低下の制御において役割を持つことが確立されているが、この認知過程の基盤となる正確な神経回路機構は未解明である。今回我々は、この問題に対処するため、既存の報酬予測誤差学習モデルにメタ学習パラメーターを取り込んだ、認知的柔軟性の定量モデルを樹立した。このメタ報酬予測誤差モデルは、合図–報酬連関の減弱または増強に応答する、マウスの合図誘発性の舐め行動を正確に表現する能力を有意に改善した。我々は、長期的2光子カルシウム画像化と単一細胞ホログラフ光遺伝学によって、mPFC中のニューロンのサブセットが、随伴性の低下を、有意に、かつ因果性をもって特異的に符号化していることを見いだした。行動的柔軟性には、mPFCとカノニカルな報酬学習回路の間の相互作用がおそらく必要と考えられたため、我々は次に、随伴性低下の際にmPFCの神経信号伝達が報酬処理の重要なハブ領域である腹側被蓋野（VTA）とどのように相互作用しているかを調べた。我々の画像化と光遺伝学のデータは、mPFCがこの信号をVTAに送っており、mPFC→VTAニューロンのほとんどがこの伝達を反映すること、そして、これらのニューロン集団を選択的に光遺伝学的刺激すると随伴性の低下が加速されることを示している。今回の知見は、前頭前皮質回路が、皮質下の報酬ネットワークとの結合を介して学習済みの行動を選択的に停止させ、これにより、認知的柔軟性を促進する仕組みを明らかにしている。
