强化塑造用于操作性树突控制的突触集合

强化学习需要选择性地修饰那些参与结果相关神经活动的突触，然而这些选择性修饰背后的原理仍不清楚。在此，我们将对已识别树突棘的纵向双光子成像与闭环光学脑机接口（BMI）相结合，其中来自第5层运动皮层神经元选定顶端树突的活动控制一个听觉光标，目标获取触发光遗传学强化。小鼠学会了可靠地产生导致强化的特定树突活动。学习伴随着被强化树突上单个树突棘的选择性增强和减弱。在单个突触处，可塑性的方向取决于活动相对于被强化树突事件的时间，以及该活动预先存在的时间组织。此外，可塑性在小的任务相关突触组中富集：协同组中的树突棘优先被增强，而拮抗组中的树突棘优先被减弱。这些变化伴随着日益可重复、选择性招募和时间聚焦的突触集合的出现，以及新形成的树突棘并入这些集合。最后，阻断纹状体多巴胺受体信号传导损害了BMI学习和目标树突的皮层突触重组，证明纹状体强化在皮层可塑性中的作用。总之，这些发现揭示了特定树突活动的强化如何塑造支持习得性操作树突控制的突触集合。

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