Wie Gehirne sich erinnern, Entscheidungen zu treffen?

Wie Gehirne sich erinnern, Entscheidungen zu treffen?

Säugetier-Gehirnen, einschließlich die des Menschen — speichern und wieder beeindruckende Mengen von Informationen auf der Grundlage unserer guten und schlechten Entscheidungen und Interaktionen in einer sich ständig verändernden Welt. Nun, in einer Reihe von neuen Experimenten mit Mäusen, die Wissenschaftler an der Johns Hopkins Medicine berichten, die Sie Hinzugefügt haben Beweise, dass solche „Entscheider-basierend“ Erinnerungen sind gespeichert in ganz bestimmten teilen des Gehirns.

„Herauszufinden, wo und wie lange bei tierischen Gehirnen speichern von Informationen über vergangene Entscheidungen kann uns helfen, breiter zu verstehen-Modelle der Entscheidungsfindung“, sagt Jeremia Cohen, Ph. D., assistant professor für Neurowissenschaften an der Johns Hopkins University School of Medicine. Schließlich, sagt er, solche Modelle könnte führen zu besseren Behandlungen für sucht und anderen Erkrankungen, gekennzeichnet durch fehlerhaften oder gestörten Entscheidungsfindung.

Eine Beschreibung der Studien veröffentlicht 4. Juli in der Fachzeitschrift Neuron.

Für die Experimente, Cohen und seine Kollegen an der Johns Hopkins verwendet, verschiedene Gerüche zu trainieren, 36 Mäuse vor die Wahl zwischen zwei Rohren, liefern Wasser, wenn geleckt und die wurden zufällig von einem computer kontrolliert, um die „Armaturen“ an oder aus. Wenn eine Röhre eingeschaltet war, ist die andere ausgeschaltet war, und dann würde Sie wechseln. Das experiment wurde entworfen, um zu imitieren, wie Mäuse Futter für Wasser in der wildnis und lernen Sie, wo Sie die Flüssigkeit.

Die Mäuse wussten nicht mit Sicherheit, ob Sie Wasser bekommen, wenn Sie eine bestimmte Wahl getroffen haben, sagt Cohen. Zu finden das Wasser zu belohnen, musste Sie daran denken, Ihre letzten Entscheidungen und Ergebnisse, erklärt er.

Wie erwartet, Cohen sagt, die Mäuse öfter erkundet und geleckt von Wasser-Rohren, die aktiviert wurden häufiger, die Maximierung der Menge an Wasser, die Sie erhalten. Gelegentlich wird Sie auch erforscht Wasser Rohre, die ausgeschaltet waren, leckte Sie einmal in eine Weile. Wenn ein Rohr mit reichlich Wasser wurde ausgeschaltet, die Mäuse der Wechsel in die andere Röhre, die wurde neu eingeschaltet, sagt Cohen. Die Wissenschaftler fanden auch, dass die Mäuse warteten, um Ihre Wasser-Rohr-Möglichkeiten für bis zu einer halben minute.

Cohen sagt, die vorherigen Studien im letzten Jahrzehnt haben vorgeschlagen, dass die Entscheidung-basiert Erinnerungen sind gespeichert in den präfrontalen cortex — der Sitz des Komplexes Verhalten, Persönlichkeit und lernen.

Um herauszufinden, wo im Gehirn der Mäuse gespeicherte Wasser Erinnerungen, ein Mitglied der Cohen ‚ s-team, Bilal Bari, befestigt mikroelektroden, um das Gehirn zu Messen, die Feuerrate sogenannter „aktionspotentiale“ überqueren der Membranen von mehr als 3000 Neuronen im präfrontalen cortex.

Laut Cohen, die Feuerrate der Neuronen aktionspotentiale im Maus-entspricht der internen kognitiven Einschätzung der Wahl zwischen den beiden Wasser-Rohr-Optionen — im Grunde die Maus darüber nachzudenken, welches Rohr zu lecken.

Eine baseline-Maßnahmen Potenzial-rate im präfrontalen Kortex Neuronen ist etwa zwei bis 10 spikes pro Sekunde. Aber wenn die Mäuse geglaubt, um darüber nachzudenken, eine U-Wahl im Vergleich zu den anderen, fanden die Wissenschaftler aktionspotential-raten von durchschnittlich etwa 20 Spitzen pro Sekunde in fast 80% (2,401 von 3,073) des präfrontalen Kortex-Neuronen.

Sie fanden auch, dass je länger die Mäuse nahmen, um zu entscheiden, zwischen den beiden Rohren, die aktionspotential-rate im präfrontalen Kortex Neuronen, die Schritte zu verlangsamen. Nach 15 Sekunden ohne leckt ein Rohr, aktionspotential Tarife waren bis auf die Hälfte Ihrer peak-rate. „Es ist möglich, dass die Maus vergisst, wie wertvoll das jeweilige Umfeld ist“, sagt Cohen.

„Diese Daten geben uns ein Fenster in, wie Neuronen speichern diese Entscheidung-basierte Erinnerungen“, sagt Cohen. „Nicht nur können wir die änderungen in action potential firing Preisen, aber wir können Sie quantifizieren, Sie auch.“

Die Forscher haben gemessen, wo in der Maus Gehirn den präfrontalen Kortex Neuronen erweitert, um andere Teile des Gehirns, Signalisierung Strukturen anderswo. Sie fanden erhöhte elektrische Signalisierung der dorsomedial striatum, einer Struktur in den Basalganglien, einer region in der Mitte des Gehirns im Zusammenhang mit Bewegung.

Cohen sagt, dass sein team die Pläne weiter zu studieren, wo und wie Neuronen eine Verbindung vom präfrontalen Kortex zu anderen teilen des Gehirns, die Kontrolle der Bewegung. Diese Informationen würde wahrscheinlich Licht auf, wie schnell Tiere, einschließlich Menschen lernen aus Ihren Erfahrungen in der Welt. „Wir müssen schnell lernen, in einer flüchtigen Welt, und herauszufinden, wie das Gehirn, die bieten Einblick, wie ein solches lernen kann eingestellt werden,“ Cohen sagt.