Abstract Movement-related neuronal discharge in ventral tegmental area (VTA) and ventral pallidum (VP) is inconsistently observed across studies. One possibility is that some neurons are movement-related and others are not. Another possibility is that the precise behavioral conditions matter - that a single neuron can be movement related under certain behavioral states but not others. We recorded single VTA and VP neurons in birds transitioning between singing and non-singing states, while monitoring body movement with microdrive-mounted accelerometers. Many VP and VTA neurons exhibited body movement-locked activity exclusively when the bird was not singing. During singing, VP and VTA neurons could switch off their tuning to body movement and become instead precisely time-locked to specific song syllables. These changes in neuronal tuning occurred rapidly at state boundaries. Our findings show that movement-related activity in limbic circuits can be gated by behavioral context. Significance statement Neural signals in the limbic system have long been known to represent body movements as well as reward. Here we show that single neurons dramatically change their tuning to movements when a bird starts to sing.

Attending to mistakes while practicing alone provides opportunities for learning, but self-evaluation during audience-directed performance could distract from ongoing execution. It remains unknown how animals switch between practice and performance modes, and how evaluation systems process errors across distinct performance contexts. We recorded from striatal-projecting dopamine (DA) neurons as male songbirds transitioned from singing alone to singing female-directed courtship song. In the presence of the female, singing-related performance error signals were reduced or gated off and DA neurons were instead phasically activated by female vocalizations. Mesostriatal DA neurons can thus dynamically change their tuning with changes in social context.

Ventral tegmental area (VTA) dopamine neurons signal prediction error, the difference between actual and predicted outcome, but it remains unclear how error is computed. Here we identify in songbirds a ventral basal ganglia (vBG) region that is required for song learning and that sends prediction error signals to VTA. During singing, vBG neurons heterogeneously encoded song timing, auditory error, predicted error, and the difference between the two (prediction error). Viral tracing revealed inputs to vBG from auditory and vocal motor thalamus, auditory and vocal motor cortex, and VTA. Our findings reveal a classic actor-critic circuit motif in which a ventral critic learns the 'prediction' component of a prediction error signal that is relayed by VTA to a dorsal actor (the vocal motor BG nucleus Area X). A circuit motif for computing reward prediction error can compute predicted performance quality during motor sequence learning.