Tavoitteeseen kohdistetun päätöksenteon hermolaskennat

Joustava tavoitteellinen päätöksenteko on korkeamman asteen mukautuvan biologisen älykkyyden ydin. Useat psykiatriset häiriöt liittyvät tavoitteelliseen päätöksentekoon, mutta nykyinen edes perusymmärryksen puute siitä, kuinka tavoitteellinen toimintojen valinta toteutetaan ihmisissä hermosolujen tasolla, estää kykyämme paikantaa nämä neuropsykiatriset toimintahäiriöt. Erityisesti on täysin tuntematonta, kuinka tavoitteet, ärsykkeet ja toimet, joista on valittava niiden saavuttamiseksi, on edustettuna yksittäisten hermosolujen tasolla, eikä sitä, miten tavoitteet valitaan käytettävissä olevista mahdollisista tavoitteista.

Tutkimuskokeissa hyödynnetään harvinaista mahdollisuutta tallentaa in vivo ihmisen yksittäisistä hermosoluista samanaikaisesti useilla aivoalueilla potilailla, jotka saavat hoitoa lääkeresistenttiin epilepsiaan. Tutkimuksessa hyödynnetään (i) in vivo -tallenteiden yhdistelmää hereillä käyttäytyvillä ihmisillä arvioiden päätöksenteon tarkkuutta ja kykyä valintaluokitusten avulla, (ii) laskennallisen analyysin ja mallinnuksen avulla.

Näitä tekniikoita käytetään karakterisoimaan ihmisen ventromediaalisen prefrontaalin (vmPFC), dorsaalisen anteriorisen singulaatin (dACC) ja esitäydentävän motorisen alueen (pre-SMA) toiminnallista vaikutusta näissä prosesseissa. Testaamme ensin pitkään tehtyä ehdotusta, jota ei ole koskaan testattu hermosolujen tasolla ihmisillä, että ärsykkeiden arvoa edustavat erityisesti hermosolut vmPFC:ssä, kun taas toimintojen arvoa edustavat enemmän selkäkuoren neuronit, kuten pre-SMA. Käsittelemme sitten sitä, miten itse tavoitteet esitetään. Todellisessa maailmassa eläinten, mukaan lukien ihmiset, on valittava tavoite ennen kuin ne suoritetaan. Siten on olemassa hierarkkinen tavoitteen valintaprosessi, jota seuraa toiminnan valinta. Oletamme, että vmPFC:llä on erityinen rooli tavoitteen arvioinnissa ja valinnassa, kun taas dorsomediaalisten alueiden neuroneilla, mukaan lukien pre-SMA ja dACC, on enemmän roolia valittua tavoitetta toteuttavien toimien arvostamisessa ja valinnassa.

Tämän työn odotettu tulos on kokonaisvaltainen ymmärrys ihmisen PFC:n toiminnoista tavoitteellisessa päätöksenteossa solujen erottelukyvyssä samalla kun se valaisee tavoitteen esittämisen ja valinnan hermomekanismeja, joita tähän mennessä ei ole käytännössä tutkittu.