Vés enrere En la presa de decisions, una zona del cervell permet predir el comportament fins i tot abans que es doni l'estímul

En la presa de decisions, una zona del cervell permet predir el comportament fins i tot abans que es doni l'estímul

Segons un estudi publicat a Nature Communications per investigadors del Centre de Cognició i Cervell de la UPF, de l'IDIBAPS, i de les universitats de Harvard i Bournemouth.

24.03.2017

 

Figure 1. Rats use the trial-by-trial-dependent contingencies of the task to improve their performancePer als éssers vius obtenir una correcta estimació del món exterior a través dels sentits és un procés de vital importància per poder prendre la decisió més beneficiosa en cada situació particular. Tot i que el procés de la percepció del món exterior ha estat estudiat en detall, encara queden moltes preguntes obertes sobre com el cervell integra les diferents fonts d'informació que rep per dur a terme la presa de decisions.

Els investigadors van dissenyar un estudi amb l'objectiu principal d'entendre millor el procés de presa de decisions a nivell neuronal així com les regions del cervell involucrades en aquest procés. Per a això es va treballar amb animals entrenats en resoldre una tasca de discriminació auditiva en un entorn en què el passat recent és rellevant. Es va veure que, per maximitzar la probabilitat d'èxit, els participants eren capaços de combinar la informació sensorial que se’ls proporciona amb la informació de què disposen del seu passat pròxim.

Ramon Nogueira, investigador del Centre de Cognició i Cervell (CBC) de la UPF i primer autor del treball al costat de Juan M. Abolafia de l’IDIBAPS, explica que "hem trobat que neurones del còrtex orbitofrontal codifiquen el conjunt de variables rellevants per a la correcta realització de la tasca: el passat recent, la informació sensorial actual i sorprenentment, hem posat de manifest per primera vegada activitat predictiva de la decisió fins i tot abans que la informació sensorial sigui presentada".

Membres del Grup de Recerca Theoretical and Cognitive Neuroscience del Centre de Cognició i Cervell de la UPF. A la fila superior, començant per la dreta, Rubén Moreno Bote i Ramon Nogueira.Aquest treball s'ha publicat a Nature Communications i ha estat liderat per Rubén Moreno Bote, investigador principal del CBC amb la col·laboració de Ramon Nogueira, membre del seu equip, tots dos del Departament de Tecnologies de la Informació i la Comunicació (DTIC) de la UPF; també han participat Maria Vitoria Sánchez Vives, investigadora principal de l'IDIBAPS de l'Hospital Clínic de Barcelona, ​​que al seu torn ha comptat amb la col·laboració de Juan M. Abolafia, membre del seu laboratori. Jan Drugowitsch, investigador de la Universitat de Harvard (Massachusetts, USA) i Emili Balaguer-Ballester de la Universitat de Bournemouth (UK), també són coautors de l'estudi.

Aquests investigadors han estudiat l'activitat del còrtex orbitofrontal, un àrea del cervell relacionada amb els circuits de recompensa i han vist que aquesta àrea podria estar més implicada en el procés de presa decisions en entorns complexos del que es creia fins ara. Els resultats obtinguts mostren que el còrtex orbitofrontal integra la informació procedent del còrtex sensorial amb la informació acumulada per l'experiència recent i d'aquesta manera guia el procés de presa de decisions de la millor manera possible. Aquest treball és un dels primers a analitzar, a nivell del comportament i a nivell neuronal, els mecanismes i processos subjacents durant el procés de presa de decisions quan el passat recent és informatiu, així com les regions encarregades d'integrar aquests dos tipus d'informació.

Treball experimental en animals entrenats per interpretar la durada d'estímuls auditius

Un grup de rates van ser entrenades per realitzar una tasca de discriminació auditiva en un entorn on el passat recent era informatiu. En cada repetició de l'experiment, se'ls presentaven dos tons idèntics separats per un interval de temps determinat. Quan l'interval de temps era llarg respecte a un interval de referència, havien de respondre a la dreta, quan l'interval era curt, havien de respondre a l'esquerra. A més, es va afegir una nova contingència segons fos la resposta a l'estímul: quan la resposta era correcta l'interval de temps entre els dos tons s’aleatoritzava per la repetició següent, quan la resposta era incorrecta en la repetició següent es tornava a presentar exactament el mateix interval de temps. D'aquesta manera, si els subjectes mantenien una memòria de quina va ser la seva resposta i si va ser correcta o no en el passat recent, la seva probabilitat de respondre correctament a la repetició següent augmentava.

Pel que fa als resultats principals d'aquest experiment, Ramon Nogueira explica que "en primer lloc, els subjectes entenen l'estructura de la tasca: han de combinar la informació del passat recent amb la informació sensorial per maximitzar la probabilitat d'encert en cada repetició. En segon lloc, les neurones codifiquen a través del seu nivell d'activitat variables crucials per realitzar la tasca: decisió i recompensa prèvia i estímul actual, entre altres. Finalment, només llegint l'activitat de les neurones vam ser capaços de predir la seva decisió abans que la informació sensorial fos presentada (estímul)".

Anàlisi del comportament de les neurones del còrtex orbitofontal cerebral

Simultàniament es van realitzar registres electrofisiològics en el còrtex orbitofrontal de manera que els investigadors van tenir accés a l'activitat d'un petit grup de neurones amb una resolució temporal molt alta. L'activitat neuronal es va analitzar principalment de dues formes: predir la modulació de l'activitat neuronal a partir de les variables de l'experiment rellevants i, viceversa, predir variables tant del comportament com de l'entorn a partir de l'activitat conjunta de les poblacions neuronals.

Per als investigadors, el resultat més important d'aquest experiment és que mai s'havia vist activitat predictiva de la decisió abans de la presentació de la informació sensorial. En haver estat trobada aquest senyal en el còrtex orbitofrontal, la conclusió principal és que aquesta regió del cervell podria estar molt més involucrada en la presa de decisions del que es creia fins ara. A la llum dels resultats, aquesta regió podria ser la responsable d'integrar la informació sensorial amb l'experiència recent per generar una decisió que tingui en compte tota la informació accessible i d'aquesta manera maximitzar la seva probabilitat d'encert.

 

Treball de referència

Ramon Nogueira, Joan M. Abolafia, Jan Drugowitsch, Emili Balaguer-Ballester, Maria V. Sánchez-Vives and Rubén Moreno-Bote, (2017), Lateral orbitofrontal còrtex anticipates choices and integrates prior with current information, Nature Communications, DOI:10.1038/ncomms14823

Multimèdia

Categories:

ODS - Objectius de desenvolupament sostenible:

Els ODS a la UPF

Contact