OFC と逆転学習 (ラット)

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5-13-2017 updated

  1. 概要: OFC と逆転学習
  2. 切除実験
  3. 刺激実験

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概要: OFC と逆転学習

ラットの orbitofrontal cortex (OFC) は、olfactory bulb のすぐ後方に位置する。Prefrontal cortex の一部であるが、機能が異なっているために分けて考えられることも多い。

逆転学習 reversal learning とは、学習訓練の途中または完成後に課題の正負が逆転し、引き続き訓練が行われるような学習のことをいう。OFC の切除が逆転学習の能力を低下させることは広く知られている。このページでは、OFC の機能と逆転学習に関する知見をラットを中心にまとめる。


逆転学習の各ステップ

逆転学習は、少なくとも以下の 3 つのステップを含む。

  1. 始めに、ある刺激 - 報酬の関係 (匂い A のする扉を開くと餌がもらえるなど) の関係を学習 discrimination learning する。
  2. 最初の学習で学んだ刺激 - 報酬の関係を抑制 inhibit する。
  3. 新しい刺激 - 報酬の関係 (匂い B のする扉を開くと餌がもらえる) を学習する。

切除実験 lesion experiment

OFC lesion - reversal learning impairment

OFC を切除すると、discrimination には影響がなく、reversal learning が特異的に阻害される現象が数多く報告されている。

> OFC lesion は initial discrimination には影響しない (2)。
> OFC を電極で刺激 (deep brain stimulation) しても reversal learning が阻害される (3)。
  • 2 回目の reversal stage では影響がみられないので、OFC は逆転学習の初期でとくに重要 である。
  • 一度 reversal learning が成立したあとで OFC を切除しても、影響はみられない (3D)。

刺激実験

> OFC neuron が encode するのは、reward predicted by stimuli である (7)。

: 報酬に繋がる刺激を提示したときに、OFC neuron が発火することがサルで示されている。


OFC 部分構造と逆転学習

OFC にも部分構造があり、それぞれが reversal learning に必要な作業を担当しているという考えが強くなってきた (4)。

> サルでは、Walker's area 14 という OFC の一部が、古い刺激 - 報酬の関係を抑制するのに重要である (5)。
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References

  1. Cheung and Cardinal 2005a. Hippocampal lesions facilitate instrumental learning with delayed reinforcement but induce impulsive choice in rats. BMC Neurosci 6, 36.
  2. McDannald et al. 2014a (Review) Learning theory: a driving force in understanding orbitofrontal function. Neurobiol Learn Mem 108, 22-27.
  3. Klanker et al. 2013a. Deep brain stimulation in the lateral orbitofrontal cortex impairs spatial reversal learning. Behav Brain Res 245, 7-12.
  4. Delgado, Phelps, Robbins 編 (2011). Decision Making, Affect, and Learning.

  1. Izquierdo & Jentsch 2012a (Review). Reversal learning as a measure of impulsive and compulsive behavior in addictions. Psychopharmacology 219, 607-620.
  2. Mizoguchi et al. 2010a. Orbitofrontal dopaminergic dysfunction causes age-related impairment of reversal learning in rats. Neuroscience 170, 1110-1119.
  3. Wallis 2007a (Review). Orbitofrontal cortex and its contribution to decision-making. Annu Rev Neurosci 30, 31-56.

参考図書