前额叶如何通过学习信号引导行为动机

动物会持续评估周围环境，从而决定是接近有奖励的机会还是避开潜在的威胁。为环境刺激赋予恰当的重要性，不仅对生存至关重要，而且也是包括人类在内的物种所共有的复杂目标导向行为的基础。因此，弄清楚大脑如何将这些感官线索转化为有动机的行为，是神经科学和心理学的核心问题。背内侧前额叶皮层（dmPFC）是一个关键结构，它能将相关的环境刺激与目标导向行为联系起来。显著性（刺激的突出程度）、效价（刺激的正负属性）和价值（奖励或惩罚的大小）是定义刺激相关性的关键维度，但dmPFC如何处理和组织这些维度以驱动有动机的行为，目前尚不清楚。在这项研究中，研究人员在自由活动的雄性小鼠身上使用钙成像技术，监测dmPFC中的单个神经元群体，同时让小鼠区分那些能预测不同奖励或惩罚结果的刺激，这使得对显著性、效价和价值信息进行前所未有的分离成为可能。研究发现，dmPFC神经元群体主要编码习得刺激的奖赏和厌恶价值，而亚群则沿着相互垂直的信息轴对效价和显著性进行编码。我们的研究结果表明，在联想学习过程中，dmPFC网络会同时对刺激的价值、显著性和效价进行多方面的群体编码，因此dmPFC神经元表征的几何特征会动态地塑造奖赏性和厌恶性的动机行为。