Calcoli neurali del processo decisionale diretto agli obiettivi

Il processo decisionale flessibile e diretto agli obiettivi è un aspetto fondamentale dell’intelligenza biologica adattiva di ordine superiore. Un certo numero di disturbi psichiatrici comportano menomazioni nel processo decisionale diretto a un obiettivo, ma l’attuale mancanza di una comprensione anche di base di come la selezione dell’azione diretta a un obiettivo viene implementata a livello neuronale negli esseri umani ostacola la nostra capacità di individuare queste disfunzioni neuropsichiatriche. In particolare, non è completamente noto come gli obiettivi, gli stimoli e le azioni da cui selezionare per perseguirli siano rappresentati a livello dei singoli neuroni, né come gli obiettivi vengano selezionati tra i possibili obiettivi disponibili.

Gli esperimenti dello studio sfruttano la rara opportunità di registrare in vivo singoli neuroni umani simultaneamente in più aree cerebrali in pazienti sottoposti a trattamento per l’epilessia resistente ai farmaci. Lo studio utilizzerà una combinazione di (i) registrazioni in vivo di esseri umani svegli valutando l'accuratezza e l'abilità del processo decisionale attraverso valutazioni delle scelte, (ii) analisi computazionali e modellizzazione.

Queste tecniche verranno applicate per caratterizzare il contributo funzionale dell'area umana prefrontale ventromediale (vmPFC), cingolata anteriore dorsale (dACC) e dell'area motoria pre-supplementare (pre-SMA) in questi processi. Per prima cosa testeremo la proposta di lunga data mai testata a livello neuronale negli esseri umani secondo cui il valore degli stimoli è rappresentato soprattutto dai neuroni nella vmPFC, mentre il valore delle azioni è maggiormente rappresentato dai neuroni nelle aree corticali dorsali come la pre-SMA. Affronteremo poi come vengono rappresentati gli obiettivi stessi. Nel mondo reale, gli animali, compresi gli esseri umani, devono selezionare un obiettivo prima di eseguire qualsiasi azione. Pertanto, esiste un processo gerarchico di selezione degli obiettivi seguito dalla selezione delle azioni. Ipotizziamo che vmPFC svolga un ruolo specifico nella valutazione e selezione degli obiettivi, mentre i neuroni nelle aree dorsomediali, inclusi pre-SMA e dACC, svolgeranno un ruolo maggiore nella valutazione e selezione delle azioni che implementano l'obiettivo scelto.

Il risultato atteso di questo lavoro è una comprensione completa delle funzioni della PFC umana nel processo decisionale diretto agli obiettivi a risoluzione cellulare, facendo luce sui meccanismi neurali di rappresentazione e selezione degli obiettivi che finora sono stati praticamente non studiati.