Cálculos neuronales de la toma de decisiones dirigida a objetivos

La toma de decisiones flexible y dirigida a objetivos es un aspecto central de la inteligencia biológica adaptativa de orden superior. Varios trastornos psiquiátricos implican deficiencias en la toma de decisiones dirigida a objetivos, pero la falta actual de una comprensión siquiera básica de cómo se implementa la selección de acciones dirigidas a objetivos a nivel neuronal en los seres humanos dificulta nuestra capacidad para identificar estas disfunciones neuropsiquiátricas. En particular, se desconoce por completo cómo se representan las metas, y los estímulos y acciones que deben seleccionarse para alcanzarlas, a nivel de neuronas individuales, ni cómo se seleccionan las metas entre las posibles metas disponibles.

Los experimentos del estudio aprovechan la rara oportunidad de registrar in vivo desde neuronas individuales humanas simultáneamente en múltiples áreas del cerebro en pacientes sometidos a tratamiento para la epilepsia resistente a los medicamentos. El estudio utilizará una combinación de (i) grabaciones in vivo en humanos que se comportan despiertos y que evalúan la precisión y la capacidad de la toma de decisiones a través de calificaciones de elección, (ii) análisis y modelado computacional.

Estas técnicas se aplicarán para caracterizar la contribución funcional del prefrontal ventromedial humano (vmPFC), el cingulado anterior dorsal (dACC) y el área motora pre-suplementaria (pre-SMA) en estos procesos. Primero probaremos la propuesta de larga data, nunca probada a nivel neuronal en humanos, de que el valor de los estímulos está especialmente representado por las neuronas en vmPFC, mientras que el valor de las acciones está más representado por las neuronas en las áreas corticales dorsales como la pre-SMA. Luego abordaremos cómo se representan los objetivos mismos. En el mundo real, los animales, incluidos los humanos, necesitan seleccionar un objetivo antes de realizar cualquier acción. Por tanto, existe un proceso jerárquico de selección de objetivos seguido de selección de acciones. Nuestra hipótesis es que vmPFC desempeña un papel específico en la valoración y selección de objetivos, mientras que las neuronas en áreas dorsomediales, incluidas pre-SMA y dACC, desempeñarán un papel más importante en la valoración y selección de las acciones que implementan el objetivo elegido.

El resultado esperado de este trabajo es una comprensión integral de las funciones del PFC humano en la toma de decisiones dirigida a objetivos en resolución celular, al tiempo que arroja luz sobre los mecanismos neuronales de representación y selección de objetivos que hasta ahora prácticamente no se han estudiado.