Cum ia creierul decizii?

Oamenii de știință au obținut noi informații despre modul în care neuronii din creier comunică în timpul unei decizii și despre modul în care conexiunile dintre neuroni pot contribui la consolidarea unei alegeri. Cum ia creierul decizii?

Studiul despre cum ia creierul decizii, realizat pe șoareci și condus de neurocercetătorii de la Harvard Medical School (HMS, din SUA), este primul care combină analizele structurale, funcționale și comportamentale pentru a explora modul în care conexiunile de la neuron la neuron susțin luarea deciziilor.

• Inima umană este incredibilă! Un studiu arată că se poate repara singură
• Mințile noastre ar procesa limbajul la fel ca Inteligența Artificială

Descoperirile au fost publicate în revista Nature.

Cum ia creierul decizii?

„Modul în care creierul este organizat pentru a ajuta la luarea deciziilor este o întrebare mare și fundamentală, iar circuitul neural (modul în care neuroni sunt conectați unii la alții) în zonele creierului care sunt importante pentru luarea deciziilor nu este bine înțeles”, a declarat Wei-Chung Allen Lee, profesor asociat de neurobiologie la Institutul Blavatnik de la HMS și profesor de neurologie la Boston Children’s Hospital. Lee este coautor senior al studiului, alături de Christopher Harvey, profesor de neurobiologie la HMS, și Stefano Panzeri, profesor la Centrul Medical Universitar Hamburg-Eppendorf (Germania).

În cadrul cercetării, șoarecilor li s-a dat sarcina de a alege calea spre o recompensă într-un labirint. Cercetătorii au descoperit că decizia șoarecelui de a merge la stânga sau la dreapta a activat grupuri secvențiale de neuroni, culminând cu suprimarea neuronilor legați de alegerea opusă.

Aceste conexiuni specifice dintre grupurile de neuroni pot contribui la modelarea deciziilor prin blocarea căilor neuronale pentru opțiunile alternative, a explicat Lee.

Cum a apărut ideea acestui studiu?

O întâlnire întâmplătoare pe o bancă din afara clădirii în timpul unui exercițiu de evacuare în caz de incendiu i-a condus pe Harvey și pe Lee să realizeze natura complementară a muncii lor. În acea zi, ei au stabilit o colaborare care a dus la noul proiect, scrie EurekAlert.

Laboratorul lui Harvey folosește șoareci pentru a studia aspectele comportamentale și funcționale ale luării deciziilor. Experimentele tipice implică plasarea unui șoarece într-un labirint de realitate virtuală și înregistrarea activității neuronale în timp ce acesta ia decizii. Astfel de experimente au arătat că seturi distincte, dar împletite, de neuroni se activează atunci când un animal alege să meargă la stânga sau la dreapta.

Lee lucrează într-un nou domeniu al neuroștiinței numit conectomică, care își propune să cartografieze cuprinzător conexiunile dintre neuronii din creier. Scopul, spune el, este de a descoperi „care neuroni comunică între ei și cum sunt organizați neuronii în rețele”.

Prin combinarea expertizei lor, Harvey și Lee au putut să aprofundeze diferitele tipuri de neuroni implicați în luarea deciziilor și modul în care acești neuroni sunt conectați.

Cercetătorii au aflat cum ia creierul decizii plasând șoareci într-un labirint

Noul studiu s-a concentrat pe o regiune a creierului numită cortexul parietal posterior, ceea ce Lee descrie ca un „hub integrator” care primește și procesează informații adunate de mai multe simțuri pentru a ajuta animalele să ia decizii.

„Ne-a interesat să înțelegem cum apare dinamica neurală în această zonă a creierului, care este importantă pentru luarea deciziilor în navigare. Căutăm reguli de conectivitate, principii simple care oferă o bază pentru computațiile creierului în luarea deciziilor”, a spus Lee.

Laboratorul lui Harvey a înregistrat activitatea neurală în timp ce șoarecii alergau într-un labirint în formă de T în realitate virtuală. Un semnal, care avea loc cu câteva secunde înainte, le indica șoarecilor dacă o recompensă va fi în brațul stâng sau în cel drept al literei T. Laboratorul lui Lee a folosit microscoape puternice pentru a cartografia conexiunile structurale dintre aceiași neuroni înregistrați în timpul sarcinii cu labirintul.

Două tipuri de neuroni

Prin combinarea modalităților, cercetătorii au distins neuronii excitatori (cei care activează alte celule) de neuronii inhibitori (care suprimă alte celule). Oamenii de știință au descoperit că un set specific de neuroni excitatori se activa atunci când un șoarece decidea să se întoarcă la dreapta, iar acești neuroni de „viraj la dreapta” activau un set de neuroni inhibitori care reduceau activitatea în neuronii de „viraj la stânga”.

„Pe măsură ce animalul exprimă o alegere, conectivitatea circuitului neuronal poate contribui la stabilizarea acelei alegeri prin suprimarea altor alegeri. Acesta ar putea fi un mecanism care ajută un animal să-și mențină o decizie și să prevină ‘schimbările de opinie’”, a spus Lee.

Descoperirile trebuie confirmate și în cazul oamenilor, deși Lee se așteaptă la o anumită conservare între specii.

Cercetătorii văd multe direcții pentru cercetările viitoare. Una dintre ele este explorarea conexiunilor dintre neuronii implicați în luarea deciziilor din alte regiuni ale creierului.

„Noi am folosit aceste tehnici experimentale combinate pentru a descoperi o regulă de conectivitate, iar acum vrem să găsim altele”, a spus Lee.

Vă recomandăm să citiți și:

Erecțiile regulate ar putea fi vitale pentru funcția erectilă

Aromele ar putea ajuta persoanele afectate de depresie

Fumatul are efecte pe termen lung asupra sistemului imunitar

Patru din cinci oameni testați, contaminați cu un pesticid toxic