学习过程和压力环境重塑五羟色胺神经元和多巴胺神经元对奖赏信息的编码

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1、从京偏和＃ｆ沈博士研究生学位论文Ｗ北京协和医学院研究生院学校代码：１００２３学号：Ｂ２０１４０３４０１３博士学位论文论文题目学习过程和压力环境重塑五羟色胺神经元和多巴胺神经元对奖赏信息的编码所院：北京生命科学研宄所姓名：钟炜欣指导老师：罗敏敏导师小组：张二荃、曹鹏、苑克鑫、肖百龙、张伟学科专业：生物化学与分子生物学研宄方向：神经生物学．完成时间：２０１７年１１月版权声明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经本论文作者同

2、意，不得将本论文转借他人，亦不得随意复制、抄录、拍照或。以任何方式传播否则，引起有碍作者著作权之问题，将可能承担法律责任。中文摘要对未来事件预测的能力对物种生存至关重要。通过相关性学习动物可以更好地。（ＤＡ）预测未来事件，从而帮助它们趋利避害腹侧被盖区的多巴胺神经元和中缝背核的五羟色胺（５－ＨＴ）神经元都被认为是脑内参与奖赏信息处理的重要神经元。腹侧被盖区ＤＡ神经元在学习过程中的作用己被广泛研宄并有比较全面的理论，而５－ＨＴ神经元的活动在学习过程中是如何变化的中缝背核仍然不清楚。此

3、外，我们已知外界压力对奖赏相关行为有着重要的影响，但是压力刺激是如何直接影响中缝５－ＨＴＤＡ背核神经元和腹侧被盖区神经元对奖赏的反应，至今知之甚少。５－ＨＴＤＡ利用光纤记录的方法，我们检测了中缝背核神经元和腹侧被盖区神经元在整个巴普洛夫条件性奖赏学习过程中的钙信号变化。我们发现，在学习起始－ＨＴＤＡ神经阶段，中缝背核５神经元和腹侧被盖区元在摄取蔗糖溶液时都会产生－。５ＨＴ神经元的相似的激活但随着学习过程的进行，中缝背核活动模式与腹侧被盖区ＤＡ神经元相比有明显的不同５－ＨＴ神经元逐渐对

4、预测奖赏的声音产生缓慢。的上升反应，最后获得蔗糖溶液时仍被激活；相反，ＤＡ神经元对预测奖赏的声音的反应逐渐地增强，对奖赏的反应反而逐渐降低。在奖赏缺失任务中，奖赏的缺失５－ＨＴ神经元和腹侧被盖区ＤＡ神经元的反应逐渐减弱－都会导致中缝背核。对于５ＨＴ神经元，奖赏的重现会导致先前建立的反应模式逐渐恢复；对于ＤＡ神经元，一奖赏的重现会引起个显著且更强烈的激活。此外，区分不同奖赏大小的学习任务５－，中，ＨＴ神经元对奖赏以及预测奖赏的声音的反应强度与奖赏的大小有关相比于，ＤＡ神经元小的奖赏大的

5、奖赏以及所对应的提示产生的反应更强；而仅对大的奖“”－赏以及对应的提示声音产生反应。由此结果我们认为，５ＨＴ神经元表征绝对的“”奖赏价值，而ＤＡ神经元表征相对的奖赏价值。然后我们选用两种不同的压力环境，分别是头部固定的压力环境和足部电击诱导的恐惧环境，来探讨压力环境是否会影响两类神经对奖赏信息的编码。我们观察到５－ＨＴ神经元和ＤＡ神经元反，对于中缝背核腹侧被盖区，压力环境都会对奖赏应产生显著的影响５－ＨＴ。不管是小鼠处于头部固定的状态还是恐惧环境，中缝背核神经元和腹侧被盖区ＤＡ神经元对

6、奖赏本身的反应会明显降低，同样对预测奖赏的声音的反应也有类似的结果。我们的研究表明，这，学习过程对两类神经元的反应模式产生不同的塑造效果暗示中缝背核５－ＨＴ神经元和腹侧被盖区ＤＡ神经元在奖赏信息处理中发挥了互补的作用。同时，我们的结果显示压力环境会降低两类神经元对奖赏以及预测奖赏的一－声音的反应强度，这定程度上暗示了压力环境可能是通过抑制中缝背核５ＨＴ神Ｉ经元和腹侧被盖区ＤＡ神经元对奖赏的反应从而对奖赏过程产生负面影响，进而诱发精神类疾病比如抑郁症。，，，压力引起的快感缺失关键

7、词：光纤记录学习巴普洛夫条件性反射，压力环境，奖赏ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅａｂｉｌｉｔｙｔｏｐｒｅｄｉｃｔｆｕｔｕｒｅｅｖｅｎｔｓｉｓｃｒｉｔｉｃａｌｆｏｒｔｈｅｓｕｒｖｉｖａｌｏｆａｎｏｒｇａｎｉｓｍ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｖｉａａｓｓｏｃｉａｔｉｖｅｌｅａｒｎｉｎｇｃａｎｒｅａｒｅａｎｉｍａｌｓｔｏａｉｎｒｅｗａｒｄｓｗｈｉｌｅａｖｏｉｄｉｎｐｐｇｇｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Ｂｏｔｈｄｏｐａｍｉｎｅｎｅｕｒｏｎｓｉｎｔｈｅｖ

8、ｅｎｔｒａｌｔｅｇｍｅｎｔａｌａｒｅａ（ＶＴＡ）ａｎｄｓｅｒｏｔｏｎｉｎｎｅｕｒｏｎｓｉｎｔｈｅｄｏｒｓａｌｒａｐｈｅｎｕｃｌｅｕｓＤＲＮｐａｒｔｉｃｉｐａｔｅｉｎｒｅｗａｒｄｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ａｌｔｈｏｕｈｔｈｅ（）ｐｇｌｅａｒｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｏｎｄｏａｍｉｎｅｎｅｕｒｏｎｓｈａｖｅｂｅｅｎｅｘｔｅｎｓｉｖｅ