最適なパフォーマンスにおける適応型ゲインと軌跡coeruleus-norepinephrineシステムの役割

歴史的に、遺伝子座coeruleus-norepinephrine（Lc-ne）システムは覚醒に関与していますが、最近の発見は、このシステムが以前に考えていた研究者よりも行動の制御においてより複雑で具体的な役割を果たしていることを示唆しています。LC-NE機能の新しい理論をサポートする、サルの神経生理学的、解剖学的、およびモデリング研究をレビューします。LCニューロンは、相性と強壮剤の2つの活動モードを示します。Phasic LCの活性化は、タスク関連の決定プロセスの結果によって促進され、その後の行動を促進し、タスクのパフォーマンスを最適化するのに役立つことが提案されています。タスクの有用性が衰えると、LCニューロンは現在のタスクからの離脱と代替行動の検索に関連する強壮剤活動モードを示します。Monkey LCは、前帯状硬化（ACC）および軌道前皮質（OFC）から顕著な直接入力を受け取ります。どちらも、タスク関連のユーティリティを監視すると考えられています。これらの前頭前野領域は、LCアクティビティの上記のパターンを生成して、短時間と長期の両方のスケールでのパフォーマンスの有用性を最適化することを提案します。

Historically, the locus coeruleus-norepinephrine (LC-NE) system has been implicated in arousal, but recent findings suggest that this system plays a more complex and specific role in the control of behavior than investigators previously thought. We review neurophysiological, anatomical, and modeling studies in monkey that support a new theory of LC-NE function. LC neurons exhibit two modes of activity, phasic and tonic. Phasic LC activation is driven by the outcome of task-related decision processes and is proposed to facilitate ensuing behaviors and to help optimize task performance. When utility in the task wanes, LC neurons exhibit a tonic activity mode, associated with disengagement from the current task and a search for alternative behaviors. Monkey LC receives prominent, direct inputs from the anterior cingulate (ACC) and orbitofrontal cortices (OFC), both of which are thought to monitor task-related utility. We propose that these prefrontal areas produce the above patterns of LC activity to optimize the utility of performance on both short and long time scales.