Distributed and Mixed Information in Monosynaptic Inputs to Dopamine Neurons.
Distributed and Mixed Information in Monosynaptic Inputs to Dopamine Neurons.
复制标题
在多巴胺神经元的单突触输入中分布和混合信息。
DOI：
10.1016/j.neuron.2016.08.018
复制
发表时间：
2016-09-21
期刊：
影响因子：
16.2
通讯作者：
Watabe-Uchida M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tian J;Huang R;Cohen JY;Osakada F;Kobak D;Machens CK;Callaway EM;Uchida N;Watabe-Uchida M
多巴胺神经元编码实际和预测的奖赏之间的差异，或奖赏预测误差(RPE)。虽然已经提出了许多模型来解释这种计算，但很难在实验上测试这些模型。在这里，我们建立了一个清醒的电生理记录系统，结合狂犬病病毒和光遗传细胞类型识别，以表征当小鼠执行经典的条件反射任务时，单突触输入到多巴胺神经元的放电模式。我们发现，计算RPE所需的每个变量，包括实际和预测的奖励，都分布在多个脑区的输入神经元中。此外，许多大脑区域的输入神经元发出了这些变量的组合信号。这些结果表明，即使是简单的算术计算，如RPE，也不局限于特定的大脑区域，而是分布在整个大脑网络的多个节点上。我们系统地研究了大脑的活动和连通性，发现大脑中的一项简单计算存在意想不到的冗余。田等人结合狂犬病病毒和光标签记录从单突触到多巴胺神经元的输入。奖励预测误差计算的信息是分布式的，并且已经混合在输入神经元中，这意味着对于简单的算法来说，高度冗余和分布式计算。
Dopamine neurons encode the difference between actual and predicted reward, or reward prediction error (RPE). Although many models have been proposed to account for this computation, it has been difficult to test these models experimentally. Here we established an awake electrophysiological recording system, combined with rabies virus and optogenetic cell-type identification, to characterize the firing patterns of monosynaptic inputs to dopamine neurons while mice performed classical conditioning tasks. We found that each variable required to compute RPE, including actual and predicted reward, was distributed in input neurons in multiple brain areas. Further, many input neurons across brain areas signaled combinations of these variables. These results demonstrate that even simple arithmetic computations such as RPE are not localized in specific brain areas but rather distributed across multiple nodes in a brain-wide network. Our systematic method to examine both activity and connectivity revealed unexpected redundancy for a simple computation in the brain. Tian et al. combined rabies virus and photo-tagging to record from monosynaptic inputs to dopamine neurons. Information for reward prediction error computations is distributed and already mixed in input neurons, suggesting highly redundant and distributed computation for a simple arithmetic.
登录
查看更多内容
纹状体培养基神经元的功能连接组。
DOI：
10.1523/jneurosci.3833-10.2011
发表时间：
2011-01-26
期刊：
The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience
影响因子：
--
作者：
Chuhma N;Tanaka KF;Hen R;Rayport S
通讯作者：
Rayport S
DOI：
10.1523/jneurosci.3585-09.2010
发表时间：
2010-01-20
期刊：
The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience
影响因子：
--
作者：
Gale SD;Perkel DJ
通讯作者：
Perkel DJ
神经元型特异性信号，用于腹侧对段区域的奖励和惩罚。
影响因子：
64.8
作者：
Cohen, Jeremiah Y.;Haesler, Sebastian;Vong, Linh;Lowell, Bradford B.;Uchida, Naoshige
通讯作者：
Uchida, Naoshige
DOI：
10.1523/jneurosci.3793-11.2011
发表时间：
2011-12-07
期刊：
The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience
影响因子：
--
作者：
Asaad WF;Eskandar EN
通讯作者：
Eskandar EN
DOI：
10.1523/jneurosci.3886-12.2013
发表时间：
2013-03-13
期刊：
The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience
影响因子：
--
作者：
Fiorillo CD;Yun SR;Song MR
通讯作者：
Song MR