2013年9月2日月曜日

Distinct Representations of Cognitive and Motivational Signals in Midbrain Dopamine Neurons

Masayuki Matsumotosend, Masahiko Takada
Neuron, 08 August 2013

【背景】
ドーパミンは「報酬予測」だけではなく「種々の認知機能」にも重要な役割を果たすことが知られているが、詳細はよく分かっていなかった。

【実験】
サル電気生理。
サルに「ワーキングメモリと視覚刺激探索が必要な課題」を行わせ、その際の中脳ドーパミン・ニューロンの活動を記録。

【結果】
「認知に関わるニューロン(「覚えておくべき視覚刺激」に反応する)」と「報酬予測に関わるニューロン」が見つかった。
前者は中脳の背外側部(黒質稠密部、SNc)に多く存在し、後者は腹内側部(腹側被蓋野、VTA)に存在する。
これらの結果は「中脳の中で背外側部から腹内側部にかけて、ドーパミン・ニューロンの機能が異なる」ことを示唆する。

Dopamine is essential to cognitive functions. However, despite abundant studies demonstrating that dopamine neuron activity is related to reinforcement and motivation, little is known about what signals dopamine neurons convey to promote cognitive processing. We therefore examined dopamine neuron activity in monkeys performing a delayed matching-to-sample task that required working memory and visual search. We found that dopamine neurons responded to task events associated with cognitive operations. A subset of dopamine neurons were activated by visual stimuli if the monkey had to store the stimuli in working memory. These neurons were located dorsolaterally in the substantia nigra pars compacta, whereas ventromedial dopamine neurons, some in the ventral tegmental area, represented reward prediction signals. Furthermore, dopamine neurons monitored visual search performance, becoming active when the monkey made an internal judgment that the search was successfully completed. Our findings suggest an anatomical gradient of dopamine signals along the dorsolateral-ventromedial axis of the ventral midbrain.

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