Biológus szekció

A jutalom előrejelzési hiba (RPE) a tényleges és a várt jutalom közötti különbség. A megerősítéses tanulás elmélete szerint adott cselekvés értékének frissítése az RPE alapján történik. Kimutatták, hogy a dopamin (DA) felszabadulása a ventrális striátumban (VS) az RPE-t követi klasszikus kondicionálás során. Azonban a DA felszabadulása a prefrontális kéregben (PFC), amely agyterület az értékalapú döntéshozatalban kulcsfontosságú szerepet tölt be, sokkal kevésbé tanulmányozott. Már bizonyították, hogy a bazális előagyi kolinerg neuronok fontos szerepet játszanak asszociatív tanulás során, a jövőbeli kimeneteleket előrejelző ingerek feldolgozásában. Korábban már igazolták, hogy a noradrenalin (NE) felszabadulása követi a veszély előrejelzési hiba modelljét, a RPE-ral való kapcsolatát azonban még nem vizsgálták. Célul tűztük ki a DA, acetilkolin (ACh) és NE szerepének vizsgálatát az asszociatív tanulásban, és felszabadulásuk összefüggésének vizsgálatát az RPE-ral.

Kísérleteink során egereket (n=15) tanítottunk egy pavlovi kondicionáláson alapuló hangdetekciós feladatra 50%-os jutalmazási protokollal, amely során két hang (4 és 10 kHz) jelentette a feltételes ingereket, az egyik hang 100%-ban kihagyást, az az jutalmazatlan próbát, a másik 50%-ban kihagyást és 50%-ban jutalmat kódolt. Mindeközben a DA, ACh és NE felszabadulást szálfotometriával mértük. Szimultán mértük a DA felszabadulást a PFC-ből és VS-ból, illetve a NE/ACh felszabadulást a PFC-ből és a bazolaterális amigdalából (BLA). A viselkedésbeli változást az egerek stimulus alatti várakozó nyalási aktivitásán keresztül vizsgáltuk.

Ahogy az várható volt, a várakozó nyalások száma csökkent a kihagyott jutalmak után, de növekedett a jutalmazott próbák után. A DA felszabadulás nem csak a VS-ban, hanem a PFC-ben is hasonló mintát követett. Ezenkívül szignifikáns pozitív korrelációt találtunk a DA felszabadulása és a várakozó nyalási ráta különbsége között mind a VS, mind a PFC esetében. Az ACh esetében egyik agyterületen sem tapasztaltunk hasonlót. A két agyterület fluoreszcencia változása és a várakozó nyalási ráta változása között nem volt megfigyelhető egyértelmű irányú korreláció. A NE felszabadulás a BLA-ban a DA-hoz hasonló tendenciát követett, a PFC-ben azonban a jutalmazott próbák után csökkent, a kihagyott jutalmak után pedig nőtt. Továbbá a PFC-ben negatív, a BLA-ban leginkább pozitív korrelációt figyeltünk meg a NE felszabadulás és a várakozó nyalási ráta változása között.

Eredményeink alapján elmondhatjuk, hogy a várakozó nyalásban bekövetkező változások önmagukban jelzik a RPE változásait asszociatív tanulás során, amellyel korrelál a dopaminerg rendszer aktivitása mind a striatális, mind a frontális kérgi célpontok esetében. A kolinerg rendszer azonban eredményeink alapján nem követi a RPE változásait. A várttal ellentétben a noradrenerg rendszer az RPE-vel ellentétes aktivitást mutatott a PFC irányába.