Obliczenia neuronowe podejmowania decyzji ukierunkowanych na cel

Elastyczne podejmowanie decyzji ukierunkowanych na cel jest kluczowym aspektem adaptacyjnej inteligencji biologicznej wyższego rzędu. Szereg zaburzeń psychicznych wiąże się z upośledzeniem podejmowania decyzji ukierunkowanych na cel, jednak obecny brak choćby podstawowego zrozumienia, w jaki sposób selekcja działań ukierunkowanych na cel jest realizowana na poziomie neuronalnym u ludzi, utrudnia naszą zdolność do dokładnego wskazania tych dysfunkcji neuropsychiatrycznych. W szczególności zupełnie nie wiadomo, w jaki sposób cele oraz bodźce i działania, które należy wybrać, aby je osiągnąć, są reprezentowane na poziomie pojedynczych neuronów, ani w jaki sposób cele są wybierane spośród dostępnych możliwych celów.

W eksperymentach badawczych wykorzystano rzadką możliwość rejestracji in vivo pojedynczych neuronów ludzkich jednocześnie w wielu obszarach mózgu u pacjentów poddawanych leczeniu padaczki lekoopornej. W badaniu zostanie wykorzystane połączenie (i) nagrań in vivo u nieprzytomnych ludzi, oceniających dokładność i zdolność podejmowania decyzji na podstawie ocen wyboru, (ii) analizę obliczeniową i modelowanie.

Techniki te zostaną zastosowane do scharakteryzowania funkcjonalnego udziału brzuszno-przyśrodkowego obszaru przedczołowego człowieka (vmPFC), grzbietowego przedniego zakrętu obręczy (dACC) i przeddodatkowego obszaru motorycznego (pre-SMA) w tych procesach. Najpierw przetestujemy wieloletnią propozycję, nigdy nie testowaną na poziomie neuronalnym u ludzi, mówiącą, że wartość bodźców jest szczególnie reprezentowana przez neurony w vmPFC, podczas gdy wartość działań jest bardziej reprezentowana przez neurony w grzbietowych obszarach korowych, takich jak przed SMA. Następnie zajmiemy się sposobem reprezentacji samych celów. W prawdziwym świecie zwierzęta, w tym ludzie, muszą wybrać cel, zanim zostaną podjęte jakiekolwiek działania. Istnieje zatem hierarchiczny proces wyboru celów, po którym następuje wybór działań. Stawiamy hipotezę, że vmPFC odgrywa specyficzną rolę w ocenie i selekcji celów, podczas gdy neurony w obszarach grzbietowo-przyśrodkowych, w tym przed SMA i dACC, będą odgrywać większą rolę w ocenianiu i wyborze działań realizujących wybrany cel.

Oczekiwanym rezultatem tej pracy jest kompleksowe zrozumienie funkcji ludzkiego PFC w podejmowaniu decyzji ukierunkowanych na cel przy rozdzielczości komórkowej, przy jednoczesnym rzuceniu światła na neuronowe mechanizmy reprezentacji celów i selekcji, które dotychczas były praktycznie niezbadane.