Sci：杏仁核BLA，催我回家 多因素共同动机

邓文龙

杏仁核BLA，催我回家

因素共同导致强烈的回家动机，才让独在异乡的我们踏上了遥远的回乡路。  多因素共同动机 杏仁核。

行为动机控制的神经元机制  杏仁核和目标导向的行动   在目标导向的行动时，基底外侧杏仁核主要神经元整合并编码追求的结果身份、追求的结果价值和行动结果应急信息。

神经现实

2022/03/28

论文
论文标题：A neuronal mechanism for motivational control of behavior
作者：J. Courtin, Y. Bitterman, S. Müller, J. Hinz, K. M. Hagihara, C. Müller, A. Lüthi
期刊：Science
发表时间：2022/01/07
数字识别码：10.1126/science.abg7277
摘要：Acting to achieve goals depends on the ability to motivate specific behaviors based on their predicted consequences given an individual’s internal state. However, the underlying neuronal mechanisms that encode and maintain such specific motivational control of behavior are poorly understood. Here, we used Ca2+ imaging and optogenetic manipulations in the basolateral amygdala of freely moving mice performing noncued, self-paced instrumental goal-directed actions to receive and consume rewards. We found that distinct neuronal activity patterns sequentially represent the entire action-consumption behavioral sequence. Whereas action-associated patterns integrated the identity, value, and expectancy of pursued goals, consumption-associated patterns reflected the identity and value of experienced outcomes. Thus, the interplay between these patterns allows the maintenance of specific motivational states necessary to adaptively direct behavior toward prospective rewards.

所属学科：
神经科学
@Veronica



距春节离去已有些时日，但随疫情反复无常、工作案牍劳神，我们又不由得思念起家乡。想念在家时的安定，想念妈妈的晚饭，想念儿时窄窄的读书路，也想念家乡的亲人、旧时的伙伴。正是这些因素共同导致强烈的回家动机，才让独在异乡的我们踏上了遥远的回乡路。


在生物界，如果动机强烈，同样可以导致特定行为。动机由很多因素决定，比如动物身体代谢因素，外界环境的变化，行为结果的价值等。遗憾的是，在神经生物学的研究领域，大多数行为都是由实验者程序性地强制动物启动才得以开始，这些行为范式忽略了动物内在动机的控制，因此我们对大脑如何编码、维持特定的动机行为知之甚少——直到最近的一项来自瑞士的巴塞尔大学的研究，才开始慢慢揭开了杏仁核底外侧区域（basolateral amygdala，BLA）调控动机行为背后的生物机制。


科学家设计了一个简单无提示、自我把控时间的目的导向行为实验（noncued，self-paced goal-directed actions）。他们让小鼠随意选择两种行为，一种（鼻触或者拉杆）能喝到糖水奖励，另一种能喝到牛奶奖励。整个行为没有开始或结束的提示，也不会提示某次行为会导致糖水或者牛奶奖励。与此同时，科学家通过机器学习方法追踪小鼠的行为，把每一次行为分为动作期（action period，包括从动作开始到无奖励发放的舔舐行为，以及中间与动作无关的行为）和消费期（consumption period，只包括含有奖励的舔舐行为）两个阶段，并用钙信号成像技术同时检测小鼠BLA区域的神经元发放。




- Courtin et al., Science -



他们发现，在任务不同的阶段，BLA的神经元也有不同的发放模式。动作期的BLA神经元在小鼠目的导向的行为期间最为活跃，消费期的神经元只在有奖励舔舐的时间发放，而位于动作之间的过渡期神经元则在动作期和消费期都有所发放。虽然这三种类型的神经元在空间上交织在一起，但它们都是结果特异的。也就是说，通过分析这些神经元的发放模式，科学家可以分辨出小鼠喝的是糖水还是牛奶。如果将所有BLA神经元群体通过线性分类器来解码动作行为的不同时期，其正确率高达87.8%，如果只挑选与动作有关的神经元来解码的话，正确率也可以高达69.7%。这说明BLA动作相关的神经元特异性编码了动作本身。



有趣的是，动作期和消费期的神经元是反向相关的——动作期活跃的神经元在消费期沉默不语，反之亦然。并且动作期的BLA神经元发放的时间比小鼠开始动作本身更早，且在“游手好闲期”和无奖励的舔舐期都有发放（但在自由探索期不发放），说明这些神经元编码小鼠目的行为的结果，而不仅仅是行为本身。如果用光遗传技术抑制BLA的神经元，则发现小鼠与任务无关的行为增多了，如空闲时间，探索环境的时间等行为。




- Courtin et al., Science -



有趣的是，如果将一部分试验中的饮料稀释以后，小鼠与任务无关的行为立马变多了，而且之前动作期和消费期的神经元反应也慢慢减弱，进入“摸鱼模式”。但科学家发现随着试验次数的增加，BLA会慢慢产生新的“动作期神经元”和“消费期神经元”的发放模式来代替“老员工”。



如果换一种玩法，改变行为和结果原来的关联（contingency），即小鼠的特定动作并不一定导致奖励会怎样呢？科学家发现，虽然此时小鼠同样也开启了摸鱼模式，但它只有动作期神经元的反应减弱，消费期的神经元发放保持恒定。与上一种情况不同的是，这次BLA也并没有产生新的“动作神经元”发放模式来代替“老员工”，而是新老员工都全体“罢工”了。



从这篇文章的结果来看，我们过年回乡的“春运神经元”，很可能就深深地藏在BLA脑区中哦


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文章标签
杏仁核
内在动机
神经元编码

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abg7277

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