The basal ganglia is necessary for learning spectral, but not temporal, features of birdsong.
The basal ganglia is necessary for learning spectral, but not temporal, features of birdsong.
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DOI：
10.1016/j.neuron.2013.07.049
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发表时间：
2013-10-16
期刊：
影响因子：
16.2
通讯作者：
Ölveczky BP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ali F;Otchy TM;Pehlevan C;Fantana AL;Burak Y;Ölveczky BP
执行一项运动技能需要大脑控制哪些肌肉在什么时候被激活。控制的这些方面——运动的实施和定时——是如何获得的，以及它们背后的学习过程是否不同，目前还没有得到很好的理解。为了解决这个问题，我们使用了一种强化学习范式来独立操纵鸟鸣的频谱和时间特征，这是一种复杂的习得运动序列，同时记录和干扰底层电路的活动。我们的研究结果揭示了神经回路在这两个领域的学习基础上的惊人分离。基底神经节被要求改变谱结构，而不是时间结构。这种功能性分离延伸到下行运动通路，运动前皮层模拟核的记录反映了颞叶结构的变化，而不是频谱结构的变化。我们的研究结果揭示了一种策略，在这种策略中，神经系统使用不同的、基本上独立的回路来学习运动技能的不同方面。
Executing a motor skill requires the brain to control which muscles to activate at what times. How these aspects of control - motor implementation and timing - are acquired, and whether the learning processes underlying them differ, is not well understood. To address this we used a reinforcement learning paradigm to independently manipulate both spectral and temporal features of birdsong, a complex learned motor sequence, while recording and perturbing activity in underlying circuits. Our results uncovered a striking dissociation in how neural circuits underlie learning in the two domains. The basal ganglia was required for modifying spectral, but not temporal structure. This functional dissociation extended to the descending motor pathway, where recordings from a premotor cortex analogue nucleus reflected changes to temporal, but not spectral structure. Our results reveal a strategy in which the nervous system employs different and largely independent circuits to learn distinct aspects of a motor skill.
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