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果蝇为大脑如何做出基于奖励的决策提供了线索

本站发布时间:2023-11-20 16:20:00

喜欢收集LP记录中,詹姆斯菲茨杰拉德的兄弟在他的收藏中找到了最好的乙烯基但这是他最喜欢的时间,也是最棒的时间他还知道,在家里,他都有幸在自己的另一个视频上找到了记录库,他有时会在那里找到自上次访问以来一直保存的记录

Fitzgerald的妹夫正在进行计算:衡量可能的结果来指导他的行为他最喜欢的有线电视商店经常光顾,所以他去的次数最多第二层商店很难向他敞开大门,所以他只是偶尔去商店

GlennTurner和Fitzgerald一样是HHMI Janelia Research Campus的欧洲科学家小组负责人,他说他的“记录搜寻”习惯是动物界常见的行为集合匹配的完美例子代替乙烯,像老鼠和苍蝇这样的非hipsteranimals觅食,使用气味传感器来评估食物质量

但是,尽管从鸽子习惯到人类的一切都观察到了差异,但尚不清楚这种基于价值的决策是如何实现的研究人员以前已经提出了如何发生这种情况的稳定理论,但还没有在世界上进行测试

现在,Janelia的一些研究人员包括Fitzgerald、Turner、Janelia Graduate Scholar Adithya Rajagopalan、前Janelia Fellower RanDarshan和研究专家KarenHibbardha,他们都证实了这一理论的有效性Rajagopalan的实验表明,像Fitzgerald的妹夫一样,果蝇可以根据它们对未来可能性的预期做出决定该团队还确定了进行数值调整的飞越区,使其能够指导理论和电路水平

特纳说:“我们发现,这部电影需要一个为世界赋予价值的预期。”“这也确实与传统的工作有着密切的联系,而传统的工作是如此优雅,并解释了这种广泛的现象。”

揭示大脑中普遍存在的行为,可以帮助科学家了解包括人类在内的大人类的大脑中发生了怎样的重大决策根据研究人员的说法,决策过程中会遇到一些困难,比如行动、声音和这一过程的复杂性

“我们在这篇论文中发现的思想和理论框架的种类感觉像是进化的基础,以建立更大的有机体,其中更多的层被准备好允许形成更复杂的行为,”描述这项工作的论文的第一作者Rajagopalan说

调查匹配行为

果蝇的大脑已经得到了很好的研究和绘制,在检查匹配和繁殖机制之前,它们是一个明显的选择但首先,他们必须设计一个观察正确决策的系统

Rajagopalan通过JohnsHopkinsUniversity的一个重点研究生项目来到特纳实验室,他是该项目的负责人他设计并实验了一个由不对称Y形天线组成的天线气味弥漫在另两只手臂上苍蝇选择遵循一种气味或一种治疗方法——在这种情况下,通过激活糖敏感神经——但有不同的可能性:一种气味可能会在80%的时间内转化为气味,而另一种气味则会在20%的时间内产生气味

研究人员发现,他们学会了按他们所代表的比例预期未来,然后根据预期做出选择这些反应给出了匹配行为的时间:在80%的时间里,大脑关闭,或者在80%的时候关闭在20%的时间里,瘙痒会导致20%的疼痛

研究小组追踪了大脑中特定突触的行为,这些突触是大脑中负责学习和记忆的区域这使他们能够根据匹配的理论,在这种行为的基础上,在彩虹载体上创建一个飞虫从理论上讲,与不同选择相关的价值是通过突触强度的变化而获得的:突触连接的增强或减弱与预期和预期之间的差异成比例该团队的模型基于这一理论,并反映了他们的行为,他们展示了个人的行为如何改变为基于价值的决策

新的工作人员强调了实验和理论之间的重要联系,对动物学习规则的转换和描述——结果表明,研究人员在概念和机制层面上都令人满意

Fitzgerald说:“通过简单的机制解释,你可以得出复杂的去组学决策,这是对认知神经科学机制意义的一个很好的说明。”“我们正在获得这种普遍的特性,并从根本上和机械上利用这些小动物的力量。”


来源:

Materials provided by
Howard Hughes Medical Institute.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Adithya E. Rajagopalan, Ran Darshan, Karen L. Hibbard, James E. Fitzgerald, Glenn C. Turner.
    Reward expectations direct learning and drive operant matching in Drosophila. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; 120 (39) DOI: 10.1073/pnas.2221415120

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