纹状体多巴胺信号跨信息域预测误差的神经机制及其在模型学习中的作用

本研究通过光生理记录技术揭示纹状体多巴胺（DA）在价值中性线索关联学习中的预测误差（SPE）信号特征，证实其作为通用教学信号支持跨信息域学习。团队采用感官预条件化任务（SPC）结合化学遗传学抑制外侧眶额叶皮层（lOFC），发现伏隔核（NAcc）和背内侧纹状体（DMS）的DA释放同时编码价值相关（RPE）与价值中性预测误差，为多巴胺功能的域通用理论提供直接证据。

　　

在神经科学领域，多巴胺长期被视为奖励预测误差（RPE）的专属信使，但其是否参与价值中性信息的预测学习仍是未解之谜。这一问题的答案将直接影响对学习本质的理解——究竟是分域的模块化计算，还是统一的预测机制？传统理论认为，多巴胺神经元仅编码与奖赏或惩罚相关的预期偏差，但动物却能学习看似无关的环境线索关联，这种矛盾催生了本研究的诞生。

美国国立药物滥用研究所（National Institute on Drug Abuse Intramural Research Program）的研究团队在《SCIENCE ADVANCES》发表突破性成果。他们创新性地将光纤维光度术（fiber photometry）与化学遗传学（DREADD）相结合，在感官预条件化范式（SPC）中同步监测NAcc和DMS的多巴胺动态。实验采用dLight1.2和GRAB-DA2m两种基因编码传感器，通过三阶段任务（预条件化-条件化-探测）解析DA信号特征，并利用JH60选择性抑制lOFC神经元活动。

行为结果与lOFC在推断行为中的作用
研究发现，化学遗传抑制lOFC会选择性阻断对关联线索A的推断性反应，但不影响直接强化线索B的应答。行为相关性分析显示，lOFC失活破坏了个体对线索反应的整合能力，证实其对模型基于推断的关键作用。

NAcc和DMS多巴胺信号反映预条件化期间的预测性
在价值中性的预条件化阶段，NAcc和DMS的DA信号均表现出对预测线索（B/D）的响应抑制，而对非预测线索（A/C）保持较强反应。这种模式在顺序反转和线索互换实验中依然成立，证明其反映特异性感官关联而非单纯新奇性衰减。

NAcc多巴胺信号在条件化期间反映经典RPE
条件化阶段NAcc的DA信号呈现典型RPE特征：对奖励本身（US）的反应随学习递减，而对预测线索B（CS）的反应递增。DMS虽也显示RPE特征，但更新速率较慢，暗示纹状体功能梯度。

NAcc多巴胺对推断价值线索的响应依赖lOFC活动
探测阶段发现，lOFC失活特异性地削弱NAcc对推断线索A的DA响应，但对直接强化线索B无影响。预条件化期间的DA抑制程度与后续行为表现相关，这种关联在lOFC失活组消失，揭示lOFC-NAcc环路在维持推断性DA信号中的必要性。

这项研究颠覆性地证明：纹状体DA信号本质上是跨信息域的通用预测误差信号，既能编码价值相关RPE，也能驱动价值中性SPE学习。这种双重功能通过区域特异性（NAcc vs. DMS）和环路特异性（lOFC依赖）实现，为理解多巴胺在精神分裂症（异常关联学习）和成瘾（强化信号泛化）中的作用提供新视角。技术层面，多靶点光记录与化学遗传学的联用，为解析复杂认知的神经环路机制树立了新范式。