前帯状皮質は、動機付けが困難で認知的に要求の厳しい条件下で柔軟な学習を因果的にサポートします

序章

前帯状皮質 (ACC) と前線条体が柔軟な学習に寄与していることは十分に確立されています 。いずれかの構造の広範な病変は、非適応行動につながる可能性があります。タスクで被験者が選択戦略を調整する必要がある場合、ACC の損傷により、被験者は選択に対する報酬を得た後でさえも、やりがいのある戦略から離れ 、行動を改善するためにエラー フィードバックを使用する能力が低下します 。同様に、線条体の病変は、選択戦略を調整するために負のエラーフィードバックを使用する能力を低下させ、報酬のない選択を固執する か、エラー後に代替オプションへの一貫性のない切り替えにつながる 。これらの病変効果の一般的な解釈は、最近の選択の結果を統合して可能な選択オプションの期待値を更新するために両方の構造が必要であるというものです。この見解によると、ACC と線条体は、特定のタスク環境で利用可能な選択オプションの報酬結果を追跡します。

ただし、これらの構造でどのタイプの報酬結果情報が追跡されているか、およびACCまたは線条体の結果情報が特定のアクションに関連付けられていない場合でも学習に影響を与えるかどうかは、とらえどころのないままです。ACCまたは線条体機能を研究するために使用される多くの学習タスクでは、被験者は報酬の結果を衝動性眼球運動の方向または手動運動の方向と関連付けることを学習しました 。これらのタスクを成功させるには、アクションと報酬の関連付けの確率を計算する必要があります。しかし、最近の研究では、ACC と線条体のニューロンが行動と報酬の関連確率を追跡するだけでなく、選択されたオブジェクトの特定の機能の期待される報酬値も追跡することが文書化されています。価値オブジェクトの特徴に関する神経細胞の情報は、線条体よりも ACC でわずかに早く出現し 、両方の構造間で急速に同期し、前線条体ネットワーク全体で同様の時期に利用可能であることを示唆している 。

これらの調査結果は、ACC または線条体が、オブジェクトの特定の視覚的特徴の期待値を学習し、それによって情報探索行動と視覚的注意を仲介するために機能的に重要である可能性があることを示唆しています。これらの領域の機能固有の値情報が柔軟な学習をサポートする方法として、少なくとも 3 つの方法が考えられます。最初の可能性は、これらの脳領域のいずれかが、機能固有の値情報を使用して、目標に関連するオブジェクトの機能にクレジットを割り当てる報酬の結果であるということです。このようなクレジット割り当てプロセスは、特定の環境でどの機能が最も関連しているかについての不確実性を減らすために、学習中に必要です。