Neuronale Berechnungen zielgerichteter Entscheidungsfindung

Flexible, zielgerichtete Entscheidungsfindung ist ein zentraler Aspekt der adaptiven biologischen Intelligenz höherer Ordnung. Eine Reihe psychiatrischer Störungen gehen mit Beeinträchtigungen bei der zielgerichteten Entscheidungsfindung einher, doch das derzeitige Fehlen auch nur eines grundlegenden Verständnisses darüber, wie die zielgerichtete Handlungsauswahl auf neuronaler Ebene beim Menschen umgesetzt wird, behindert unsere Fähigkeit, diese neuropsychiatrischen Dysfunktionen zu lokalisieren. Insbesondere ist völlig unbekannt, wie Ziele und die Reize und Aktionen, aus denen ausgewählt werden muss, um sie zu verfolgen, auf der Ebene einzelner Neuronen dargestellt werden, und auch nicht, wie Ziele aus verfügbaren möglichen Zielen ausgewählt werden.

Die Studienexperimente nutzen die seltene Gelegenheit, in vivo einzelne menschliche Neuronen gleichzeitig in mehreren Gehirnbereichen von Patienten aufzuzeichnen, die sich einer Behandlung gegen arzneimittelresistente Epilepsie unterziehen. Die Studie wird eine Kombination aus (i) In-vivo-Aufzeichnungen bei wachen Menschen nutzen, um die Genauigkeit und Fähigkeit der Entscheidungsfindung durch Auswahlbewertungen zu bewerten, (ii) rechnerischer Analyse und Modellierung.

Diese Techniken werden angewendet, um den funktionellen Beitrag des menschlichen ventromedialen präfrontalen (vmPFC), dorsalen anterioren cingulären (dACC) und präsupplementären motorischen Bereichs (prä-SMA) in diesen Prozessen zu charakterisieren. Wir werden zunächst den seit langem bestehenden Vorschlag testen, der noch nie auf neuronaler Ebene beim Menschen getestet wurde, dass der Wert von Reizen insbesondere durch Neuronen in vmPFC repräsentiert wird, während der Wert von Aktionen eher durch Neuronen in dorsalen kortikalen Bereichen wie der Prä-SMA repräsentiert wird. Anschließend befassen wir uns mit der Darstellung der Ziele selbst. In der realen Welt müssen Tiere, einschließlich Menschen, ein Ziel auswählen, bevor sie eine Aktion ausführen. Es gibt also einen hierarchischen Prozess der Zielauswahl, gefolgt von der Aktionsauswahl. Wir nehmen an, dass der vmPFC eine spezifische Rolle bei der Zielbewertung und -auswahl spielt, während Neuronen in dorsomedialen Bereichen, einschließlich Prä-SMA und dACC, eine größere Rolle bei der Bewertung und Auswahl der Aktionen spielen werden, die das gewählte Ziel umsetzen.

Das erwartete Ergebnis dieser Arbeit ist ein umfassendes Verständnis der Funktionen des menschlichen PFC bei der zielgerichteten Entscheidungsfindung mit zellulärer Auflösung und wirft gleichzeitig Licht auf die neuronalen Mechanismen der Zielrepräsentation und -auswahl, die bisher praktisch unerforscht waren.