Untersuchung von Überraschungssignalen in der vorderen Insula

Die Forscher schlagen ein Verhaltensexperiment mit SEEG-Aufzeichnung und -Stimulation vor, um sowohl die Rolle einer als vordere Insula bekannten Gehirnregion bei der Erkennung von Überraschungen zu bestätigen und zwischen konkurrierenden Prinzipien hinter der Anpassung zu klären: Optimierung und Befriedigung. Optimierer lernen weiter und passen sich an, wenn die Leistung verbessert werden kann, während Satisfizierer mit einer ausreichend guten Leistung zufrieden sind und die Anpassung einstellen, sobald diese erreicht ist.

Um Überraschungssignale in der vorderen Insula zu untersuchen, einer Gehirnstruktur, in der diese Signale sehr ausgeprägt sind, werden die Forscher ein Experiment mit Probanden durchführen, die einer SEEG-Aufzeichnung (Stereoelektroenzephalogramm) unterzogen werden, d Gehirn. Diese Aufzeichnungen werden durchgeführt, während Patienten eine Aufgabe ausführen, bei der sie versuchen, die Bewegungen eines Ziels auf einer Linie in zwei verschiedenen Lernumgebungen (Bedingungen) vorherzusagen. Die Experimentatoren werden dann feststellen, ob diese Signale eine Überraschung im Vergleich zu früheren Auseinandersetzungen mit der Umwelt widerspiegeln oder eine Überraschung, die zeigt, dass der Agent nicht mehr das Gefühl hat, die Kontrolle zu haben, weil die Unsicherheit nicht mit dem Referenzmodell übereinstimmt. Wenn die Beweise mit den ersteren übereinstimmen, spiegelt die Anpassung die traditionelle Verstärkung wider und zielt auf die Optimierung des Verhaltens ab. Wenn die Beweise stattdessen mit Letzterem übereinstimmen, wird das Verhalten von einem früheren Modell (einem Referenzmodell) geleitet und das Verhalten ist zufriedenstellend.

Eine fMRT-Studie von d'Acremont und Bossaerts liefert erste Hinweise darauf, dass die Aktivierung in der vorderen Insula die Satisficing-Hypothese stützt, ihr fehlt jedoch die zeitliche Granularität, um eine Optimierung vollständig auszuschließen. Im aktuellen Projekt schlagen die Forscher vor, die höhere Zeitauflösung von SEEG-Aufzeichnungen zu nutzen, um diese Ergebnisse zu bestätigen und die Optimierungshypothese abzulehnen.

Darüber hinaus werden Stimulationen der vorderen Insula während einer Untergruppe von Versuchen verwendet, um festzustellen, ob die Aktivierung der Insel nach Überraschungssignalen und vorangegangenen Verhaltensänderungen (Lernen) lediglich korrelativ oder tatsächlich kausal ist. Durch die Stimulation können wir feststellen, inwieweit das Kontrollgefühl und das anschließende Verhalten der Probanden gemäß einer überraschungsbasierten Verhaltensmodellierung beeinflusst werden können.

Die Kohorte dieser Studie besteht aus Patienten mit arzneimittelresistenter, fokaler Epilepsie, die zur präoperativen Beurteilung ihrer Epilepsie mittels SEEG in die Hôpitaux Universitaires de Genève (HUG) eingeliefert werden. Das Protokoll wird parallel zu den klinischen Verfahren der Patienten durchgeführt.