Vilken riktning vänder du huvudet först när du korsar vägen? Detta beslut beror på var du är. En fotgängare i USA vrider huvudet åt vänster, medan en fotgängare i Storbritannien vrider huvudet åt höger. En grupp forskare vid Columbias Zuckermann Institute undersökte hur möss använder sitt sammanhang när de fattar beslut. Deras resultat pekar på en ny region i hjärnan för denna process: Anterior lateral motor cortex (ALM). Denna region var tidigare framstående i att planera rörelser.
Denna upptäckt, publicerad i tidskriften "Neuron", ger ett nytt perspektiv på hjärnans beslutsprocess. Flexibelt beslutsfattande är ett viktigt verktyg för att förstå vår miljö; Det tillåter oss att reagera olika på samma information genom att ta hänsyn till sammanhanget.
Neurovetaren Michael Shadlen, en av författarna till artikeln, nämner att "kontextberoende beslutsfattande" är den grundläggande byggstenen av mänskliga kognitiva funktioner på hög nivå: "I studien observerade vi denna funktion i det motoriska området av mushjärnan. Den för oss närmare förståelse av hjärnceller och neurala nätverk."
En annan författare , Zheng Wu, gör följande bedömning i ämnet: "Om en person står obehagligt nära mig på en öde gata, kan jag överväga att fly i det ögonblicket." "Men om den här situationen inträffar på en fullsatt gata, känner mig inte i fara. Att vidta åtgärder eller inte avgörs av det sammanhang jag befinner mig i. Det finns med andra ord skäl bakom mina val."
För att förklara hur hjärnan uppnår kontextberoende plasticitet, undersökte forskare hjärnregioner som är involverade i bearbetning och integrering av sensorisk information. Det kritiska området var dock ALM-regionen i den motoriska cortexen. Baserat på tillgänglig information designade forskarna ett nytt experiment där musen kunde fatta flexibla beslut med hjälp av sin tunga och luktsystem. Följaktligen exponerades musen först för en enda lukt. Musen var tvungen att komma ihåg denna lukt eftersom forskarna blåste en andra lukt på den. Om båda lukterna var desamma fick musen ta vatten från röret till vänster. Om det var annorlunda var han tvungen att gå till röret till höger.
Innehåller sådana "fördröjda matchningsuppgifter". Tidigare studier tyder på att musen kommer att bestämma sin riktning med ledning av de hjärnregioner som är ansvariga för lukt. Hjärnaktivitetsregister som erhållits i studien bekräftade också denna mekanism. Angående ämnet, Dr. Shadlen säger att när musen luktar den andra doften har de relevanta regionerna i hjärnan svaret på frågan om vart den ska ta vägen: "Allt du behöver göra är att svara på frågan om musen kommer att gå till vänster eller höger före motoriska regioner i hjärnan."
Om så var fallet, den andra Motorregionerna spelade ingen roll förrän musen kände lukten och kunde avgöra om de två lukterna var lika eller olika. Dr. Wu tog fram ett bra test för att mäta denna förutsägelse. Den skulle inaktivera mössens ALM-region tills strax före den andra lukten och aktivera den precis i tid.
Enligt standardvyn borde musen inte ha påverkats av denna manipulation så länge som luktregionen var inte ingripit. Men vi ingrep under uppdraget istället.
Dr. Shadlen
Våra resultat tyder på att vi måste tänka om avsevärt vad hjärnan gör för ALM för att lösa frågan om två lukter matchar och sedan bestämma vilken riktning vi ska gå.
Dr. Wu
ALM var en region känd för att vara involverad i luktuppfattning. Dr. Medan han noggrant undersökte cellerna i detta område upptäckte Wu en ny cell belägen nära hjärnans yta som reagerar på initial rädsla. Denna cell behöll informationen tills den luktade den andra doften. Inför detta oväntade resultat vände sig forskargruppen till den teoretiska neuroforskaren Ashok Litwin-Kumar för att utforska flera potentiella mekanismer som kunde förklara ALM:s roll: Han var tvungen att informera . Men uppgifterna berättade en annan historia; Den första lukten fungerade som en kontextuell signal, vilket gjorde att ALM kunde bestämma vilken väg musen skulle gå som svar på den andra lukten.
Dagens fynd är viktiga eftersom de fokuserar på ALM så att forskare kan få en bredare förståelse av hjärnans funktion som helhet.
I slutändan avslöjar de grundläggande principer som förklarar enkelt beteende. Vi vill blanda. Men dessa viktiga resultat ger oss insikt i kognitiva funktioner på högre nivå. Ett viktigt steg mot detta mål kan tas genom att sammanföra information om neuroner, kretsar och beteende med hjälp av biologins och matematikens språk. Studien belyser löftet med denna strategi
Dr. Shadlen
Läs: 0
