Nat Neurosci：“光遗传学之父”新研究发现2个关键的脑区
“经济决策”，即评估环境中的各种选择以确定最佳行动方案的过程，对于生存和幸福感至关重要。为了做出最佳决策，每个选项的神经表征必须与其所预测结果的信息相结合，以提供每个选项的主观价值表征。主观价值的神经表征已在眶额皮层（OFC）中确定，OFC在电极微刺激下可能会使选择行为产生偏差。这些结果支持了一个广泛的假设，即OFC在经济决策中发挥作用。然而，OFC的损伤和失活在选择行为上产生了相互矛盾的结果。
此外，主观价值的表征还存在于其他大脑区域，包括内侧前额叶皮层、背内侧纹状体（DMS）和背内侧丘脑；对这些大脑区域的类似操作会影响决策行为。因此，多个大脑区域可能在经济决策中发挥重要作用；然而，令人惊讶的是，人们对这些大脑区域是否以及如何相互作用来调节经济选择知之甚少。这种理解有限的一个原因是，大多数基于价值决策的神经相关性的研究都是在非人灵长类动物系统中进行的，其中记录和操纵精确定义的神经元群体活动的工具更受限制。
为了解决这一限制，近日，美国斯坦福大学生物工程系教授Karl Deisseroth（被誉为光遗传学之父）团队在Nature Neuroscience发表研究，研究人员为大鼠创立了一项经济决策任务，该任务可以在大鼠做出经济决策时记录和操纵多个定义的神经群体的神经活动。
注：如果对“经济决策”一词还有更好的翻译，欢迎一起交流。
1. 经济决策中奖赏数量与质量信息的整合
研究人员通过视觉刺激的大小指示相关奖励的大小。大鼠通过鼻戳，可靠地选择了预测更大体积奖励的视觉刺激[Fig.1a-c]。对于每只动物，通过计算可用奖励的差异（黑加仑味水的滴数 − 柠檬味水的滴数），发现动物使用了关于奖励数量的信息来指导它们的决策[Fig.1e,f]。因此，动物整合了可用奖励质量的（主观）内部偏好，以及可用奖励数量的外部可访问（客观）信息，以做出经济决策。
Figure 1 大鼠整合奖励数量和奖励身份信息以做出经济决策
2. OFC和DMS的活动对于经济决策是必要的
紧接着，研究人员发现OFC的光遗传学抑制损害了经济决策，心理测量曲线更平坦，容易选择的潜伏期更慢[Fig.2c,d]。此外，抑制OFC试验中计算的偏好与未抑制OFC试验中计算的偏好不相关，这表明OFC的光遗传学抑制也破坏了偏好。DMS的光遗传学抑制也损害了经济决策；心理测量曲线更平坦，容易选择的潜伏期较慢，但选择偏好没有变化[Fig.2i-k]。
Figure 2 OFC和DMS中的活动对于经济决策的重要性
3. OFC中与选择相关的活动先于DMS中与选择有关的活动
为了更详细地探索这些大脑区域在经济决策中可能具有的功能，作者在自由运动的大鼠的OFC和DMS中进行了无线细胞外电生理记录。结果发现，在OFC和DMS中观察到神经编码的惊人相似性，但OFC中的神经元受刺激的主观价值的调节比受其客观价值的调节更强烈，DMS中未观察到的影响[Fig.3a-c]。在所有动物中，选择预测在OFC中达到峰值，然后在DMS中达到峰值[Fig.3e]。
在单个试验中计算的预测选择参数的互相关表明，OFC在动物选择较大可用奖励的试验（“校正”试验）中，比在选择较小可用奖励的试验中更能引导DMS（“正确”试验）[Fig.3e,f]。这些数据表明，OFC中对选择相关信息的编码优先于DMS中对选择有关信息的编码，并且这种关系与选择准确性相关。
Figure 3 OFC和DMS中的活动编码了经济决策的空间特征
4. OFC对DMS投射对于经济决策的必要性
OFC和DMS中的选择相关信息之间的时间关系表明，OFC中选择的表征可以传递到DMS中以指导适当的选择行为。研究人员首先发现，OFC到DMS存在大量投射。而后，对OFC-DMS投射进行光遗传学抑制，结果选择性地损害了与奖励大小相关的决策：心理测量曲线更平坦，选择潜伏期被打乱[Fig.4e,f]，而偏好没有变化。总之，从OFC传递到DMS的信息对于指导经济决策很重要。
Figure 4 OFC-DMS的投射对于经济决策是必要的
总结
该研究表明，OFC和DMS的活动对经济决策十分重要，令人惊讶的是，前额叶皮层或背内侧丘脑则重要性不大。此外，这两个大脑区域的神经活动都受到经济决策任务的空间特征的支配。有趣的是，在DMS之前，OFC中就已出现了与选择相关的活动，这一关系与选择准确性相关。最后，从OFC到DMS的直接连接活动对于适当的决策行为是重要的。
总之，该研究发现，空间选择信息从OFC传递到DMS，以指导适合个体的经济决策。
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41593-023-01409-1
参考文献
Gore, Felicity et al. “Orbitofrontal cortex control of striatum leads economic decision-making.” Nature neuroscience, 10.1038/s41593-023-01409-1. 17 Aug. 2023, doi:10.1038/s41593-023-01409-1
编译作者：Young（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
