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Cell论文解读回顾下期预告

清醒猕猴电生理技术揭示杏仁核

在价值预测和决策等行为中的作用

直播回顾

第五期由中科院杨艳课题组汪旭为大家解读Cell论文,超过人次观看此次直播。我们特地做这一期直播回顾,分享给更多感兴趣的科研工作者。温馨提示:文末有直播回放的获取方式。

神奇的猴子

以上个世纪在日本幸岛的研究为例:岛上曾有一只名叫“伊莫”的猴子,学会了用海水清洗红薯和谷物,而不久后岛上几乎所有的猴子都学会了用海水清洗食物,并且子孙后代在伊莫去世之后依旧沿袭了这项能力。这反映了灵长类动物具有能够观察和学习同伴的行为,并将学习经验用于自身的能力。

社会行为的模仿与价值决策

灵长类动物可以通过观察它们的社会伙伴的行为来预测目标的价值,这种基于观察他人得到的价值预测不仅反映了自身的决策,还反映了他人的决策对自身的影响权重。但是对这种复杂的社会行为背后的神经机制了解的相对较少。FabianGrabenhorst和WolframSchultz等学者以猕猴为研究对象,通过电生理记录(Neurophysiologicalrecording)的方法,发现了分布于杏仁核(Amydgala)多个亚区的四类神经元通过自身经历以及观察同伴选择来编码目标价值的大小,并用于模拟同伴的决策过程及预测同伴的选择。这些神经元可能是灵长类动物理解和预测同伴的精神状态和决策的关键。

行为范式介绍及结果

实验设计:

一只用于做电生理记录的猴子和它的同伴坐在水平触摸屏两侧。在第一阶段,记录猴(recordedmonkey)在注视目标点ms后,先后会看到两种图案,其中的一个能让记录猴有85%概率得到果汁奖励(0.8毫升/次),另一个只有15%,记录猴需要在图案展示完后做出选择并获得奖励;

进入第二阶段,记录猴注视目标点后,由它的同伴来做同样的事情,只是给同伴看另外两种图案,在此期间记录猴只需要看它的同伴做任务,至此一次trial结束。在整个实验中,两只猴子需要学习图案对应的奖励几率大小;奖励几率会在reversal阶段发生反转;而在objectswitch阶段,两只猴子学习的图案对会转变,但是转换前图案对应的奖励规则不变,这个时候猴子需要通过转换前观察同伴决策得到的经验来做出决策。

实验结果:

从行为学的结果看出,奖励几率逆转后,两只猴子根据自身经验很快学会了反转的规则;而在学习的图案组互换后,两只猴子都能基于观察同伴的经验迅速适应新的规则并对高价值目标做出选择。

四种类型的神经元

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Rewardneuron能准确编码图案对应的奖励几率,无论是谁在选择,而且记录猴观察同伴做任务时rewardneuron群体活性越高,在object-switch后记录猴就会花越少的trial去学习新的规则,学的就越快。作者在对神经元所属亚区进行分类以后发现Lateral区域的神经元对奖励值编码相关的信号是最强的。

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Self-choiceneuron会编码自己的选择,而在观察同伴做选择时不会有反应;而Other-choiceneuron则正好相反。这两类神经元都广泛分布于杏仁核的各个亚区,它们发放活性的大小与目标对应的价值高低相关。同时,当决策难度低时,对不同的目标的发放水平会有明显的区分;而决策难度高时,则没有明显区分。

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从自我选择神经元和他人选择神经元的特点可看出,杏仁核的神经元确实存在一种self-otherdiscrimination的特征。作者通过进一步的分析,发现参与任务的杏仁核神经元里面,大多数都能够区分是我在选择还是他在选择,命名为Self-otherneuron.

主要实验技术

清醒猴电生理技术(Neurophysiologicalrecordingsinawakemonkeys)在本文的研究中起到关键作用。电生理技术拥有极高的时间和空间精度,是揭示认知心理活动神经机制的重要手段;应用该技术在感觉、运动、注意及脑机交互界面等领域的研究工作已经取得了很多非常有意义的结果。此工作应用该技术研究了猕猴杏仁核神经元在观察同伴、预测价值、决策以及模拟同伴等行为中的作用,为我们深入研究杏仁核,探究杏仁核在社会行为当中的作用提供了极好的思路及方法。

直播回放

①查看往期,请

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