在大脑中映射决策途径

每天,数以百计的决策。虽然大多数都很小,无关紧要的,就像选择吃什么或磨损,其他人则更加复杂,涉及权衡潜在的成本和收益,更喜欢决定是否学习到一个更好的成绩,而不是与朋友闲逛。

这样的决定是由个人价值观和偏好,但大脑的活动参与这些选择仍不清楚。现在,科学家在冲绳科技研究所研究生院(OIST)已经确定了一个新的区域大脑那些可能涉及的成本效益的决策。

“以前,许多神经科学家认为大脑的每个区域进行一个特定的功能,如识别人脸,内存或运动,”第一作者Bianca Sieveritz博士说,前博士生,现在的初级研究员OIST大脑机制行为单元。“但在最近几年,我们已经意识到这是更复杂的,认知过程是由一个分布式网络在大脑,与许多不同的大脑区域沟通。”

了解认知能力决策工作,科学家们首先需要找出大脑的哪些部分是连接到对方。这些连接是由专门的细胞神经元。神经元有长而细的预测,可以接触和发送信号到其他神经元的大脑区域。

但是这些连接映射并不容易。“这不是简单地识别一个大脑区域连接到另一个,“Sieveritz博士解释说。“在每个大脑区域中,有许多不同的类型,或者子类的神经元,您需要能够识别,并且每个神经元子类可能只连接一个大脑的其他区域或参与一个特定的函数。这是非常混乱和复杂的。”

在这项研究中,发表在大脑结构和功能Sieveritz博士研究了大脑的这一区域称为腹内侧丘脑。大脑的这个区域主要是参与运动,与异常的功能在这一领域与帕金森病的症状。但许多神经学家认为,这一地区可能有其他未被发现的功能。

虽然许多神经元的腹内侧丘脑连接运动皮层,其他神经元达到进一步进入前额叶皮层。我们大脑的这个区域是正确的在前面,起着非常重要的作用在更复杂的认知行为,包括个性的表达和理解的语言。

但是,前额叶皮质是巨大的,数以百万计的神经元组成的,所以本研究集中在一个小区域内的前额叶皮层prelimbic皮层。位于两个脑半球的地方见面,prelimbic皮质曾被发现在恐惧中调节中发挥作用,工作记忆和决策。

Sieveritz博士使用从老鼠大脑切片,用不同的化学标记染色的两端从腹内侧丘脑神经元以及不同的神经元在最外层的prelimbic皮层。然后她发现在神经元的相遇了,形成了一个连接点,或者突触。

她发现,大多数连接prelimbic皮层内形成具有特定子类的神经元称为cortico-striatal神经元。

“Cortico-striatal prelimbic皮层神经元对成本效益的决策很重要,”Sieveritz博士说。“如果腹内侧丘脑是这些cortico-striatal神经元发送信号,这可能意味着腹内侧丘脑在成本效益的决策过程中发挥作用。”

有趣的是,Sieveritz博士注意到,从腹内侧丘脑神经元也发送信号prelimbic皮层内抑制性神经元。抑制性神经元减慢或停止其他神经元放电,并基本保持谨慎控制大脑的活动。

“我们知道这些抑制性神经元实际上扩展到皮质和连接到cortico-striatal神经元在大脑的深层,并可能抑制他们的活动,“Sieveritz博士说。“从腹内侧丘脑神经元之间的连接,因此,抑制性神经元可能提供一种整合cortico-striatal神经元的活动。”

Sieveritz博士强调,而她的结果涉及到腹内侧丘脑在成本效益的决策,还需要进一步的研究来揭示其确切作用的认知过程。团队现在计划进行行为对老鼠的研究来确定信号的腹内侧丘脑改变老鼠是否选择高质量的食物以更高的成本,或低质量食物以更低的成本。

这项研究使科学家们更近一步了解电路基础成本效益决策的复杂的过程。“神经科学就像一个巨大的拼图;每个人都只能做一小部分,”Sieveritz博士说。“但是当我们所有的研究相结合,希望我们将开始看到大局。”

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