In welche Richtung drehen Sie Ihren Kopf zuerst, wenn Sie die Straße überqueren? Diese Entscheidung hängt davon ab, wo Sie sich befinden. Ein Fußgänger in den USA dreht seinen Kopf nach links, während ein Fußgänger in Großbritannien seinen Kopf nach rechts dreht. Eine Gruppe von Forschern am Zuckermann Institute in Columbia untersuchte, wie Mäuse ihren Kontext nutzen, wenn sie Entscheidungen treffen. Ihre Ergebnisse deuten auf eine neue Region im Gehirn für diesen Prozess hin: den anterioren lateralen motorischen Kortex (ALM). Diese Region war zuvor bei der Planung von Bewegungen von herausragender Bedeutung.
Diese in der Fachzeitschrift „Neuron“ veröffentlichte Entdeckung bietet eine neue Perspektive auf den Entscheidungsprozess des Gehirns. Flexible Entscheidungsfindung ist ein entscheidendes Instrument, um unsere Umwelt zu verstehen. Es ermöglicht uns, unterschiedlich auf dieselben Informationen zu reagieren, indem es den Kontext berücksichtigt.
Der Neurowissenschaftler Michael Shadlen, einer der Autoren des Artikels, erwähnt, dass „kontextabhängige Entscheidungsfindung“ der Grundbaustein ist der menschlichen kognitiven Funktionen auf hohem Niveau: „In der Studie haben wir diese Funktion im motorischen Bereich des Mausgehirns beobachtet. Sie bringt uns dem Verständnis von Gehirnzellen und neuronalen Netzwerken näher.“
Ein anderer Autor , Zheng Wu, schätzt das Thema wie folgt ein: „Wenn eine Person auf einer verlassenen Straße unangenehm nah neben mir steht, kann ich in diesem Moment darüber nachdenken, wegzulaufen.“ Fühle mich nicht in Gefahr. Ob ich Maßnahmen ergreife oder nicht, hängt von dem Kontext ab, in dem ich mich befinde. Mit anderen Worten: Es gibt Gründe für meine Entscheidungen.“
Um zu erklären, wie das Gehirn kontextabhängige Plastizität erreicht, untersuchten Forscher Gehirnregionen, die an der Verarbeitung und Integration sensorischer Informationen beteiligt sind. Der kritische Bereich war jedoch die ALM-Region im motorischen Kortex. Basierend auf den verfügbaren Informationen entwickelten die Forscher ein neues Experiment, bei dem die Maus mithilfe ihrer Zunge und ihres Geruchssystems flexible Entscheidungen treffen konnte. Demnach wurde die Maus zunächst einem einzigen Geruch ausgesetzt. Die Maus musste sich diesen Geruch merken, weil die Forscher ihr einen zweiten Geruch zuriefen. Waren beide Gerüche gleich, musste die Maus Wasser aus der linken Röhre entnehmen. Wenn es anders war, musste er zur U-Bahn rechts gehen.
Enthält solche „verzögerten Matching“-Aufgaben Frühere Studien deuten darauf hin, dass die Maus ihre Richtung mithilfe der für den Geruch verantwortlichen Gehirnregionen bestimmt. Auch die im Rahmen der Studie gewonnenen Aufzeichnungen über die Gehirnaktivität bestätigten diesen Mechanismus. Zum Thema sagt Dr. Shadlen sagt, wenn die Maus den zweiten Geruch riecht, haben die relevanten Gehirnregionen die Antwort auf die Frage, wohin sie gehen wird: „Alles, was Sie tun müssen, ist die Frage zu beantworten, ob die Maus vor dem nach links oder rechts gehen wird.“ Wenn das der Fall wäre, wäre die zweite Die motorischen Regionen spielten keine Rolle, bis die Maus den Geruch wahrnahm und entscheiden konnte, ob die beiden Gerüche gleich oder unterschiedlich waren. DR. Wu hat einen schönen Test entwickelt, um diese Vorhersage zu messen. Es würde die ALM-Region der Mäuse bis kurz vor dem zweiten Geruch deaktivieren und gerade noch rechtzeitig aktivieren.
Nach der Standardansicht hätte die Maus von dieser Manipulation nicht betroffen sein dürfen, solange die Geruchsregion betroffen war nicht eingegriffen. Stattdessen intervenierten wir jedoch während des Einsatzes.
Dr. Shadlen
Unsere Ergebnisse legen nahe, dass wir deutlich überdenken müssen, was das Gehirn für ALM tut, um die Frage zu lösen, ob zwei Gerüche übereinstimmen, und dann zu entscheiden, in welche Richtung wir gehen sollen.
Dr. Wu
ALM war eine Region, von der bekannt ist, dass sie an der Geruchswahrnehmung beteiligt ist. DR. Bei der genauen Untersuchung der Zellen in diesem Bereich entdeckte Wu eine neue Zelle nahe der Gehirnoberfläche, die auf anfängliche Angst reagiert. Diese Zelle behielt die Informationen, bis sie den zweiten Duft wahrnahm. Angesichts dieses unerwarteten Ergebnisses wandte sich das Forschungsteam an den theoretischen Neurowissenschaftler Ashok Litwin-Kumar, um mehrere mögliche Mechanismen zu untersuchen, die die Rolle von ALM erklären könnten: Er musste informieren. Aber die Daten erzählten uns eine andere Geschichte; Der erste Geruch diente als kontextbezogener Hinweis, der es dem ALM ermöglichte, zu entscheiden, in welche Richtung die Maus als Reaktion auf den zweiten Geruch gehen würde.
Die heutigen Erkenntnisse sind wichtig, da sie sich auf ALM konzentrieren, damit Wissenschaftler ein umfassenderes Verständnis der Gehirnfunktion als Ganzes erlangen können.
Letztendlich offenbaren sie grundlegende Prinzipien, die einfaches Verhalten erklären. Wir wollen mischen. Diese wichtigen Ergebnisse geben uns jedoch Einblick in kognitive Funktionen auf höherer Ebene. Ein wichtiger Schritt in Richtung dieses Ziels kann durch die Zusammenführung von Informationen über Neuronen, Schaltkreise und Verhalten in den Sprachen der Biologie und Mathematik erfolgen. Die Studie unterstreicht das Versprechen dieser Strategie
Dr. Shadlen
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