Reward-related neural activity in ventral hippocampus

Abstract

기억과 학습에 관여하는 것으로 알려진 해마는 공간적 정보를 처리한다고 알려져 있다. 해마는 해부학적으로 암몬각과 치아이랑으로 이루어져 있으며 특히 암몬각은 4개의 부위로 이루어져 있다. 이 중에 가장 많이 연구된 부분은 CA1이다. 해마는 크게 두 부분으로 나눌 수 있는데 배측해마와 복측해마로 나눌 수 있다. 이 두 부위는 다른 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 최근 들어 해마와 보상의 연관성에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으나 정확한 연관관계가 밝혀지지 않았다. 그래서 본 실험에서 복측해마에 초점을 맞추어 복측해마의 보상에 대한 신경신호를 연구하였다.

Dual-assignment with hold task를 사용하여 쥐의 행동실험을 했으며, 행동 분석을 통해 쥐가 강화학습이론(reinforcement learning theory)에 맞게 행동함을 나타내었다. 그리고 행동 구간을 나눠서 분석한 결과, 현재 시행에서 보상에 대한 소리신호가 주어지는 Conditional Stimulus(CS)구간과 보상으로 물이 나오는 Reward(Rw)구간에서 반응하는 신경세포들이 가장 많이 나타났다. 이것을 통해 복측해마가 보상에 대하여 반응함을 알 수 있다. 그리고 보상에 대한 가치를 표상하는지 여부를 분석했다. 그 결과, CS구간에서는 선택했을 때에 받을 수 있는 예상가치인 chosen value가 강하게 나타났지만 Rw 구간에서는 현저하게 낮아짐을 볼 수 있었다. 이것은 CS구간에서 선택한 것에 대한 보상의 가치가 표상되지만 Rw 구간에서는 이미 보상을 얻은 후이기 때문에 더 이상 보상의 가치는 의미가 없어지게 된다. 그래서 Rw에서는 chosen value가 줄어들었다고 사료된다.

위의 결과를 통해, 복측해마의 신경세포들이 보상에 대하여 반응하고 보상에 대한 가치를 표상함을 알 수 있다.