Wie funktioniert das Gehirn setzen Entscheidungen in Zusammenhang? Studie findet unerwartete Hirnregion bei der Arbeit

Beim überqueren der Straße, welchen Weg Sie zuerst den Kopf drehen, um zu überprüfen für den Gegenverkehr? Diese Entscheidung hängt vom Kontext ab, wo Sie sind. Ein Fußgänger in den Vereinigten Staaten sieht auf der linken Seite für Autos, aber eine im Vereinigten Königreich sieht richtig aus. Eine Gruppe von Wissenschaftlern am Columbia Zuckerman-Instituts wurde untersucht, wie Tiere Zusammenhang verwenden, wenn Entscheidungen zu treffen sind. Und jetzt, Ihre neuesten Forschungsergebnisse haben gebunden diese Fähigkeit zu einem unerwarteten Hirnregion bei Mäusen: ein Bereich, der sogenannten anterioren lateralen motorischen Kortex oder ALM, zuvor gedacht, um in Erster Linie Führer und plan-Bewegung.

Diese Entdeckung, heute veröffentlicht im Neuron, verleiht neue Einblicke in das Gehirn die Bemerkenswerte Fähigkeit, Entscheidungen zu treffen. Flexible Entscheidungsfindung ist ein wichtiges Werkzeug für die Herstellung von Sinn, von unserer Umgebung; er ermöglicht es uns, unterschiedliche Reaktionen auf die gleichen Informationen, die durch die Einnahme von Kontext zu berücksichtigen.

„Kontext-abhängige Entscheidungsfindung ist ein Baustein der höheren kognitiven Funktionen beim Menschen“, sagte der Neurowissenschaftler Michael Shadlen, MD, Ph. D., die Studie co-senior-Autor mit Richard Axel, MD. „Die Beobachtung dieser Prozess im motorischen Bereich des Gehirn der Maus, wie man es mit heute, so die Studie bringt uns einen Schritt näher an das Verständnis der kognitiven Funktion auf der Ebene der Gehirnzellen und schaltungen.“

„Wenn jemand stehen ist unangenehm nah an mich auf einer einsamen Straße, ich kann versuchen, wegzulaufen, aber wenn das gleiche Ereignis eingetreten ist auf einer überfüllten U-Bahn-Wagen, ich würde das Gefühl haben, keine solche Gefahr“, sagte die neurowissenschaftlerin und ersten Autor Zheng (Herbert) Wu, Ph. D. „Meine Entscheidung, sich zu bewegen oder nicht zu bewegen ist, abhängig vom Kontext, wo ich bin; so dass ein Grund hinter den Entscheidungen, die ich mache.“

Um zu untersuchen, wie das Gehirn erreicht diese Kontext-abhängige Flexibilität, team Befragten mehrere Hirnareale gewidmet, um die Verarbeitung und Integration sensorischer Informationen, fand aber den kritischen Bereich zu einem Teil des motorischen Kortex, genannt der ALM. Frühere Experimente vorgeschlagen, dass die ALM hat eine relativ einfache Aufgabe: Es leitet Bewegungen einer Maus, Zunge und Gesichtsmuskeln.

Aufbauend auf diesem Verständnis, die Forscher entwickelt ein neues experiment erforderlich, dass Mäuse, um flexible Entscheidungen mit Ihren Zungen und Ihren olfaktorischen system, dem Führer Ihren Geruchssinn. In dem Versuch, eine Maus zum ersten mal mit einem einzigen Geruch. Die Maus hatte zur Erinnerung an diesen Geruch, denn nach einer kurzen pause die Forscher dann blies ein zweites Geruch über die Nase der Maus. Wenn beide Gerüche waren die gleichen, die Maus hatte lecken tube nach Links, um Wasser zu Holen. Wenn die beiden Gerüche waren anders, es musste lecken tube nach rechts.

Frühere arbeiten auf diese Art des „delayed-match-to-sample“ – test führen würde man erwarten, dass Sie die Maus verwenden würden, Gehirn Bereiche gewidmet Geruch Wahrnehmung, um die Entscheidung über die Art und Weise zu lecken. Aufnahmen der Hirnaktivität aus diesen Gebieten, schien dies zu bestätigen-Mechanismus.

„Basierend auf diesen Aufnahmen, man könnte sich vorstellen, dass diese Hirnareale haben die Antwort, wenn die Maus erhält der zweite Geruch,“ sagte Dr. Shadlen. „Alles, was noch zu tun ist, passieren, dass die Antwort auf das Gehirn-motor-system entsprechende lecken Reaktion nach Links oder rechts.“

Wenn dies so wäre, dann die motorischen Bereich sollte nicht eine Rolle spielen, bis der zweite-Geruch ist vorhanden, und die Maus entscheidet, ob sich die beiden Gerüche sind die gleichen oder unterschiedlich sein. Dr. Wu hat ein cleverer Weg, um zu testen, diese Vorhersage. Er schaltete die Tiere “ ALM bis kurz vor die zweite Geruch war gegeben -, Dreh-ALM wieder auf in der Zeit für die Mäuse zu erhalten die Antwort.

„Gemäß der standard-Ansicht, sollten die Mäuse wurden völlig unbeeindruckt von dieser manipulation, als Ihre olfaktorischen system blieb intakt“, sagte Dr. Shadlen. „Stattdessen wurden Sie beeinträchtigt auf die Aufgabe.“

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die ALM war erforderlich, um die Lösung der Frage, ob die beiden Gerüche waren ein match und dann zu entscheiden, wo zu lecken, veranlassen uns, deutlich zu überdenken, was das Gehirn tut, um diese Entscheidungen zu treffen,“ sagte Dr. Wu.

ALM war nicht bekannt, dass die beteiligten in der geruchswahrnehmung. Dr. Wu machten daher einen genaueren Blick auf die Gehirnzellen in ALM. Er entdeckt eine neue Art von neuron in der ALM ganz in der Nähe der Oberfläche des Gehirns, die reagiert auf den ersten Geruch. Es hält die Informationen, die praktisch bis in die zweite Geruch empfangen wird.

Zu erkunden das unerwartete Ergebnis, das research-team wandte sich der theoretische Neurowissenschaftler Ashok Litwin-Kumar, Ph. D., zu untersuchen, eine Vielzahl von möglichen Mechanismen, von denen die Rechnung für die ALM Rolle.

„Die konventionelle Weisheit gehalten, dass die Tiere‘ riechhirn region behandeln soll Duft die Verarbeitung auf seine eigene, und dann feed-Informationen zu der ALM, die würden dann führen Sie die Zunge,“ sagte Dr. Litwin-Kumar. „Aber die Daten, die uns erzählt eine andere Geschichte; der erste Geruch wirkt wie eine kontextuelle Ahnung, Grundierung der ALM, um dann zu zeigen, dass die Beziehung durch die Entscheidung, welchen Weg zu lecken, die in Reaktion auf den zweiten Geruch.“

Die heutigen Erkenntnisse, während Sie konzentriert auf der ALM, sind wichtig für Sie, wie Sie informieren können Wissenschaftler‘ größeren Verständnis der Funktion des Gehirns als ganzes.