果蝇APL神经元和蘑菇体的神经环路调控赢者全拿的抉择过程

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抉择行为是所有生物生存的重要前提,解析抉择行为的神经环路机制是脑与认知神经科学的重要命题。之前的研究结果表明果蝇多巴胺和蘑菇体的神经环路调控基于视觉图形特征凸显性的抉择行为,但是抑制性的神经环路是否参与调控赢者全拿的抉择行为尚不清楚。本文采用“颜色重心”两难选择行为范式,进一步揭示了果蝇抉择行为的神经机制。我们发现基于视觉图形特征凸显性的果蝇抉择行为是一个线索积累的过程,抉择过程由线性拟合的简单感知过程渐进地转变为由sigmoid函数拟合的非线性过程。进一步,我们鉴定了一对投射到蘑菇体的伽玛氨基丁酸能(GABA)抑制性神经元参与调控果蝇的抉择过程。采用基因干扰的办法下调这一对神经元伽马氨基丁酸的合成能够使得果蝇非线性的抉择过程转变成线性的过程。下调蘑菇体上的伽马氨基丁酸A型受体同样能够改变抉择行为。以上的结果提示,这对伽马氨基丁酸神经元和蘑菇体之间的神经环路对于果蝇的抉择过程是至关重要的。伽马氨基丁酸神经元发挥抑制性的作用,基于之前提出的门控增益(Gain-Gating)模型,我们倾向认为伽马氨基丁酸神经元可能在抉择过程中起到过滤非凸显信息的门控(Gating)作用。因此我们进一步检测不同时间段抉择后非凸显图形的行为指数,结果表明,非凸显图形的效价(Valence)是一个动态变化的过程。两分钟抉择后提取非凸显图形时,发现非凸显图形的效价受到暂时的抑制,而经过六分钟抉择后,则被反转成与凸显图形一致的效价。但是在一分钟抉择后,凸显图形和非凸显图形的效价都没有改变。因此非凸显图形效价发生的逆转最终导致赢者全拿的变化,可能是抉择的潜在机制。
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