Neurale berekeningen van doelgerichte besluitvorming

Flexibele, doelgerichte besluitvorming is een kernaspect van adaptieve biologische intelligentie van hogere orde. Een aantal psychiatrische stoornissen brengt stoornissen met zich mee in doelgerichte besluitvorming, maar het huidige gebrek aan zelfs maar een basiskennis van hoe doelgerichte actieselectie op neuronaal niveau bij mensen wordt geïmplementeerd, belemmert ons vermogen om deze neuropsychiatrische disfuncties te lokaliseren. In het bijzonder is het volkomen onbekend hoe doelen, en de stimuli en acties waaruit moet worden geselecteerd om ze na te streven, worden weergegeven op het niveau van afzonderlijke neuronen, noch hoe doelen worden geselecteerd uit de beschikbare mogelijke doelen.

De onderzoeksexperimenten maken gebruik van de zeldzame mogelijkheid om gelijktijdig in vivo opnames te maken van menselijke afzonderlijke neuronen in meerdere hersengebieden bij patiënten die een behandeling ondergaan voor medicijnresistente epilepsie. De studie zal gebruik maken van een combinatie van (i) in vivo opnames bij wakker gedragende mensen, waarbij de nauwkeurigheid en het vermogen van de besluitvorming worden beoordeeld door middel van keuzebeoordelingen, (ii) computationele analyse en modellering.

Deze technieken zullen worden toegepast om de functionele bijdrage van het menselijke ventromediale prefrontale (vmPFC), dorsale anterieure cingulaat (dACC) en pre-supplementaire motorische gebied (pre-SMA) in deze processen te karakteriseren. We zullen eerst het al lang bestaande voorstel testen dat nog nooit op neuronaal niveau bij mensen is getest, namelijk dat de waarde van stimuli vooral wordt vertegenwoordigd door neuronen in vmPFC, terwijl de waarde van acties meer wordt vertegenwoordigd door neuronen in dorsale corticale gebieden zoals de pre-SMA. Vervolgens gaan we in op de manier waarop doelen zelf worden weergegeven. In de echte wereld moeten dieren, inclusief mensen, een doel selecteren voordat er enige actie wordt uitgevoerd. Er is dus een hiërarchisch proces van doelselectie, gevolgd door actieselectie. We veronderstellen dat de vmPFC een specifieke rol speelt bij het waarderen en selecteren van doelen, terwijl neuronen in dorsomediale gebieden, waaronder pre-SMA en dACC, een grotere rol zullen spelen bij het waarderen en selecteren van de acties die het gekozen doel implementeren.

De verwachte uitkomst van dit werk is een alomvattend begrip van de functies van de menselijke PFC bij doelgerichte besluitvorming bij cellulaire resolutie, terwijl licht wordt geworpen op de neurale mechanismen van doelrepresentatie en selectie die tot nu toe vrijwel niet zijn bestudeerd.