The hippocampus is involved in numerous brain functions, including memory, imagination, and emotional processing. Although ample evidence indicates anatomical, transcriptional, physiological, and functional variations along the longitudinal axis of the hippocampus, the exact roles played by different parts of the hippocampus remain unclear. To obtain insights on this matter, I investigated how value and outcome processing varies along the longitudinal axis of the hippocampus. Specifically, I compared inactivation effects and neuronal discharge characteristics of the dorsal (DH) and ventral hippocampus (VH) in mice performing probabilistic classical conditioning tasks. Three different odor cues were paired with water (reward) or air-puff (punishment) delivery in a probabilistic manner. The animal’s anticipatory licking response was used as an index for cue-outcome contingency learning. Inactivating the DH or VH by muscimol infusion impaired value-dependent anticipatory licking behavior. Furthermore, value-coding neurons were found in both areas. These results indicate the involvement of both the DH and VH in value processing. However, characteristics of value- and outcome-dependent neural activity differed between the two regions. First, the DH neuronal population increased its activity as a function of value, while VH neuronal population was preferentially responsive to the highest-value sensory cue. Second, neural signals related to outcome-dependent value learning, namely value and outcome signals during the outcome period, signals related to the history of past cues and outcomes, and signals related to updated value, were stronger in the DH. Third, VH neurons showed rapid responses to punishment and strongly biased responses to negative prediction error. These results indicate that the DH faithfully represents the external value landscape, whereas the VH preferentially represents behaviorally relevant, salient features of experienced events. I propose that differentiating DH and VH functions by the level of extracting behaviorally-relevant information rather than the modality of processed information may better account for their functional differentiation.
해마는 기억, 상상, 감정 등을 처리하는 기관으로 알려져 있다. 해마의 세로 방향 위치에 따라 유전자 발현, 해부학적 연결 등이 다르다는 것이 밝혀졌지만, 기능의 다양성에 대한 자세한 연구는 부족하다. 이에 해마 세로축에 따른 가치 및 결과 처리 과정이 어떻게 다른지 해마의 배측과 복측 부위를 비교해봤다. 고전적 조건 실험을 통해 쥐는 세 가지 냄새를 다른 확률로 주어지는 보상 또는 처벌과 연관시키는 학습을 진행했고, 학습 정도를 쥐의 핥기 행동으로 측정했다. 이후 약물을 이용해 각각 배측과 복측 해마를 억제했을 때 조건 자극에 따른 핥기 행동이 손상되었고, 신경 세포 활성 측정을 통해 두 지역 모두 가치 정보를 표상하고 있어 가치 처리를 한다는 것을 알아냈다. 그러나 배측은 가치와 비례해 활성화 되었지만, 복측은 가장 높은 가치에만 강하게 활성화 한다는 차이점도 존재했다. 또한 배측은 이전 시행에 관한 정보와 가치 갱신에 대한 정보를 복측에 비해 많이 표상하지만, 복측는 처벌에 관한 표상이 빠르고 부정적 방향의 보상 예측 오류 신호가 강했다. 이 연구를 통해 배측과 복측 둘 다 가치 및 결과 처리 과정에 관여하지만, 그 정보를 표현하는 데에 있어 차이점이 있다는 것을 밝혀냈다.
