基于奖励行为的前额叶皮层与纹状体间的功能性连接研究

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前额叶皮层(prefrrontal cortex, PFC)和纹状体(striatum)是大脑中的两个重要脑区,它们之间的功能性连接在认知过程中起到重要的作用。以往的研究已发现前额叶皮层和纹状体均参与高级认知过程,例如:行为决策、价值的计算,奖励信息的处理,学习和记忆等。但这些成果大多是基于单个神经元发放的数据分析,少有基于局域场电位(1ocalfield potential, LFP)数据,把前额叶和纹状体构成的回路作为一个整体,研究其在认知中的功能。因此本文将从LFP数据来分析前额叶皮层和纹状体在奖励认知实验中作用,探讨这两个脑区间的功能性连接机制。为了探究这个问题,本文首先介绍了猴子进行奖励预测的电生理实验,记录前额叶皮层和纹状体两个脑区的局域场电位信号。接着,通过对实验数据的分析,我们去除了由于猴子嘴部运动产生的干扰信号进而得到本文所要分析的信号。然后,我们对LFP数据进行滤波,得到主要研究的信号频段,即beta、氐gamma口高gamma频段。基于不同频段的数据,本文采用非标准化方法和标准化方法来估计不同奖励条件下的功率谱情况,结果得出前额叶在beta频段和高gamma频段编码了奖励信息,而纹状体只在beta频段编码了奖励信息。我们计算了相位锁定值(phase-locking value, PLV)来估计前额叶和纹状体信号间的相位同步强度。结果表明,不同时段、不同奖励条件的PLV是显著不同的。具体表现为,刺激消失后,小水奖励下的beta频段PLV较大水的显著性高,而在高gamma频段却相反。这些结果说明前额叶和纹状体间的功能性连接是随着试验时段和奖励条件的不同而有差异的。我们认为,beta节律的相位同步对小水条件的行为输出可能具有调制作用,gamma节律主要参与到注意、刺激的选择及行为的准备等认知过程。
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