Entscheidende Geheimnis darüber, wie das Gehirn produziert Wahrnehmung endlich verstanden

Das menschliche Verhalten ist oft erklärte, in Bezug auf die unsichtbaren Entitäten, wie motivation, Neugier, Angst und Vertrauen. Was war nicht klar ist, ob diese geistigen Entitäten kodiert sind bestimmte Nervenzellen in bestimmten Bereichen des Gehirns.

Professor Adam Kepecs in Cold Spring Harbor-Labor wurde beantwortet einige dieser Fragen, die in der neuen Forschung veröffentlicht in der Natur. Die Ergebnisse könnten dazu führen, die Entwicklung von effektiveren Behandlungen für Zwangsstörungen, Spielsucht und anderen psychischen Störungen.

Das team untersucht den orbitofrontalen cortex, einem Bereich, der entscheidend für die Entscheidungsfindung bei Menschen und Tieren gleichermaßen. Schädigung dieser Hirnregion beeinträchtigt die Entscheidungsfindung. In einem berühmten Beispiel Phineas Gage, eines Eisenbahners, überlebt extreme Schäden an diesem Bereich, wenn einer Eisenstange durchbohrt seinen Schädel in einer explosion. Gage überlebte, doch seine Persönlichkeit und Entscheidungsfähigkeit nicht.

Kepecs und sein Labor aus um zu klären, wie die Neuronen im orbitofrontalen cortex codieren die psychische Variablen wie motivation oder Vertrauen.

„Wir wollten verstehen, wie Neuronen-code für diese geheimnisvollen Entitäten, was ist die Logik dahinter, was die Architektur des orbitofrontalen cortex,“ Kepecs sagte. Durch die überwachung der neuronalen Aktivität in den Gehirnen der Ratten, die komplexen Entscheidungen, die das team identifiziert neuartige, ungeahnte Struktur in die funktionelle Organisation des orbitofrontalen cortex.

Forscher versuchen zu bestimmen, welche Nachrichten eine solche neuronale Aktivität darstellt. Der standard-Ansatz ist, um zu bestimmen, welche Merkmale der Welt ein neuron interessiert (welche Steigerung Ihrer Aktivität) und welche Eigenschaften Sie sind unempfindlich gegen (keine änderung in der Aktivität). Zum Beispiel im visuellen Kortex, Neuronen sind abgestimmt auf die Kanten der Objekte und jedes neuron hat eine Vorliebe für unterschiedlich orientierte Kanten. „Wenn Sie den Umgang mit psychischen Variablen, wird die Frage, „Wie definiere ich Sie?'“ Kepecs sagte. „Wie kann ich wirklich wissen, dass dies das Vertrauen oder ist dies Wert?“

Die zentrale Erkenntnis war es, mit Hilfe von mathematischen Modellen der Wahl-Verhalten zu berechnen ‚ – Entscheidung Vertrauen.“ Dieser Ansatz ergab relativ spezifische Vorhersagen darüber, was eine Darstellung von Vertrauen, das aussieht wie in Bezug auf die beobachteten Variablen wie die Schwierigkeit der Entscheidung oder die Wahl gemacht wurde. Es stellte sich heraus, dass viele orbitofrontalen Neuronen wurden im Einklang mit diesen Vorhersagen, Ihre Aktivität erhöhen oder verringern mit formal definierten Entscheidung Vertrauen.

Frühere Studien des orbitofrontalen Kortex identifiziert haben ähnliche psychische Variablen, aber anders als in anderen Hirnregionen wie dem visuellen cortex, es war keine Ordnung in Ihren Antworten und die Komplexität der Kodierung war verwirrend. „Was man fand, war eine Sauerei“, sagt Kepecs, die damit verbracht hat, seine Karriere Verständnis der neuronalen Grundlagen der Entscheidungsfindung.

Um den Sinn dieses Chaos, Kepecs und sein team haben einen anderen Ansatz als andere.

Postdoc-Stipendiat Junya Hirokawa, jetzt associate professor an der Doshisha-Universität in Kyoto, Japan, verzeichnete große Populationen des orbitofrontalen Kortex Neuronen und verwendet hochentwickelte machine-learning-Techniken zu verstehen und Ihre Aktivitätsmuster. Das team entdeckt, dass Neuronen fiel in verschiedene funktionelle Gruppen. Und jede Gruppe von Neuronen kodiert für verschiedene psychische Variablen, wie Entscheidung, Vertrauen oder eine Belohnung Wert, enthüllt eine bislang ungeahnte hoch strukturierte Organisation.

Schließlich Kepecs fragte sich, ob diese funktionellen Gruppen werden unterstützt durch spezialisierte anatomische Struktur. Dazu nutzte das team entwickelt Viren für eine bestimmte Gruppe von Neuronen, denen das senden von verbindungen zum striatum, einem Teil des Gehirns, wichtig für die Aktualisierung oder das überdenken der Wert der Wahl. Sie überwacht die Aktivität dieser Neuronen und festgestellt, dass diese codiert für eine andere psychische variable, Belohnung Wert, steigt die Aktivität, wenn die erwartete Belohnung war gering.

„Was das für uns tut, ist es sagt, „Schauen Sie, es könnte eine anatomische Logik, dass ein Teil dieser funktionalen Logik,'“ Kepecs sagte.