奖励改变预测性空间地图的使用与结构
Reward changes the use and structure of predictive spatial maps
奖励如何改变海马位置细胞活动,一直难以区分是原有空间地图被不同地使用,还是地图本身发生了可塑性改变。研究构建双通路模型,一路循环网络学习预测感觉输入并形成空间表征,另一路由强化学习控制器结合该表征与显式目标信号引导行为,并在学习前后重放相同轨迹以分离表征可塑性。结果显示目标导向行为使位置野强烈聚集在奖励附近,而表征本身的变化更小且更不稳定;奖励邻近的教学信号使这些变化更大更一致,限制循环可塑性时变化明显减弱。奖励位置改变后,目标相关的方向调谐比位置野组织适应得更充分,撤除奖励与邻近教学则逆转已学到的位置野聚集。
海马位置细胞活动中与奖赏相关的变化,可能反映的是对既有空间地图的不同使用方式,也可能是重塑该地图的可塑性。我们在一个双通路模型中分离了这两种贡献:一个循环网络学习预测感觉输入并发展出空间表征,而一个强化学习控制器将该表征与显式的目标信号结合以引导行为。在学习前后重放完全相同的轨迹,从而分离出表征可塑性。目标导向行为强烈地将位置野集中在奖赏附近,而表征的变化则较小且更具变异性。一个奖赏接近性教学信号使这些变化更大且更一致,而当循环可塑性受到限制时,该变化被强烈减弱。在奖赏位置转移后,与目标相关的方向调谐比位置野组织适应得更充分,而撤除奖赏与接近性教学则逆转了习得的位置野集中。因此,奖赏通过可分离的机制影响预测性空间地图:目标信息改变既有地图的使用方式,而与奖赏相关的教学信号则重塑地图本身。我们的结果为未来实验提供了一个具体框架,以厘清奖赏信息、可塑性与行为如何共同塑造海马活动。
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来源:bioRxiv · Neuroscience · biorxiv.org