多巴胺能强化减弱而非学习能力下降限制了衰老果蝇的操作性学习

衰老与认知功能的进行性下降相关，其中包括根据行为后果调整行为的能力。尽管果蝇（Drosophila melanogaster）中的经典条件作用研究为强化学习提供了关键见解，但衰老如何影响操作性学习以及基于动作结果调整行为的能力仍不清楚。在本研究中，我们采用闭环光遗传学范式，检验衰老如何影响操作性学习，以及多巴胺能神经元（dopaminergic neurons, DANs；PPL1 和 PAM）在这一过程中的作用。 对不同 DAN 亚群的激活表明，年轻果蝇和老年果蝇均保留了 PPL1 依赖性的回避学习，这说明与动作结果相关的学习能力随年龄增长仍得到保留。然而，老年果蝇的学习依赖于更长时间的强化：与年轻果蝇不同，它们在较短的光遗传刺激持续时间下无法形成学习，这提示与衰老相关的是多巴胺能强化减弱，而非学习能力的丧失。此外，通过在 PPL1 神经元中敲低 SOD2 以降低线粒体抗氧化能力，可表型模拟与衰老相关的缺陷，表明氧化应激参与了强化信号传导受损的过程。 相比之下，广泛激活 PAM 神经元在不同年龄和刺激方案下均可驱动稳健的学习。然而，对 PAM 亚群功能的进一步剖析表明，多巴胺能回路内部存在亚型特异性的、与衰老相关的脆弱性。与行为学数据一致，PPL1 神经元而非 PAM 神经元表现出随年龄增长而发生的细胞大小减小。 综上，我们的研究结果表明，衰老以依赖于 DAN 亚型的方式选择性削弱多巴胺能强化，但保留了操作性学习的能力。延长强化时长可以挽救这一缺陷，这说明改变的多巴胺能信号传导，而非学习能力受损，是年龄相关认知衰退的关键驱动因素。

衰老果蝇中的操作性学习受限于多巴胺能强化减弱，而非学习能力下降

衰老与认知功能的进行性下降相关，其中包括根据行为后果调整行为的能力。尽管黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中的经典条件作用研究为强化学习提供了关键见解，但衰老如何影响操作性学习以及基于动作结果调整行为仍不清楚。在持有人为作者/资助方，其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。

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发表于 2026 年 6 月 22 日。

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