Ringkasan: Sebuah studi baru mengungkapkan bagaimana neuron berkomunikasi selama pengambilan keputusan, menunjukkan bahwa pilihan mengaktifkan kelompok neuron yang menekan jalur saraf dari pilihan lain. Penelitian ini menggabungkan analisis struktural, fungsional, dan perilaku untuk mengeksplorasi sirkuit saraf yang terlibat dalam pengambilan keputusan, khususnya berfokus pada peran korteks parietal posterior sebagai pusat integrasi.
Temuan ini menyoroti bahwa neuron rangsang tertentu menyala berdasarkan keputusan untuk berbelok ke arah tertentu dan mengaktifkan neuron penghambat yang meredam aktivitas neuron yang terkait dengan pilihan sebaliknya. Mekanisme saraf ini dapat membantu menstabilkan keputusan dan mencegah keraguan, memberikan wawasan tentang proses pengambilan keputusan yang kompleks di otak dan penerapan potensial untuk memahami gangguan mental.
Fakta-fakta kunci:
Komunikasi saraf dalam pengambilan keputusan: Studi menunjukkan bagaimana kelompok neuron yang terlibat dalam pengambilan keputusan bekerja untuk menekan jalur pilihan yang tidak dipilih, membantu menstabilkan pengambilan keputusan.Korteks parietal posterior sebagai pusat pengambilan keputusan: Penelitian yang berfokus pada area otak ini menunjukkan peran pentingnya dalam mengintegrasikan informasi sensorik untuk mendukung keputusan navigasi.Arah penelitian di masa depan: Tim berencana untuk memeriksa koneksi saraf dalam pengambilan keputusan di berbagai wilayah otak dengan tujuan mengungkap aturan konektivitas tambahan yang mendasari komputasi pengambilan keputusan di otak.
Sumber: Harvard
Para ilmuwan telah memperoleh wawasan baru tentang bagaimana neuron di otak berkomunikasi selama pengambilan keputusan dan bagaimana hubungan antar neuron dapat membantu memperkuat suatu pilihan.
Penelitian – yang dilakukan pada tikus dan dipimpin oleh ahli saraf di Harvard Medical School – adalah penelitian pertama yang menggabungkan analisis struktural, fungsional, dan perilaku untuk menguji bagaimana koneksi neuron-ke-neuron mendukung pengambilan keputusan.
Temuannya muncul pada 21 Februari Alam.
Temuan ini perlu dikonfirmasi pada manusia, meskipun Lee memperkirakan akan ada perlindungan pada seluruh spesies. Kredit: Berita Neurosains
“Bagaimana otak diatur untuk membantu pengambilan keputusan adalah pertanyaan besar dan mendasar, dan sirkuit saraf – bagaimana neuron terhubung satu sama lain – di wilayah otak yang penting untuk pengambilan keputusan masih belum dipahami dengan baik,” kata Wei-Chung Allen Lee, profesor neurobiologi di Institut Blavatnik di HMS dan profesor neurologi di Rumah Sakit Anak Boston. Lee ikut menulis makalah ini bersama Christopher Harvey, seorang profesor neurobiologi di HMS, dan Stefan Panzeri, seorang profesor di University Medical Center Hamburg-Eppendorf.
Dalam penelitian tersebut, tikus ditugasi memilih ke mana harus pergi dalam labirin untuk mendapatkan hadiah. Para peneliti menemukan bahwa keputusan tikus untuk bergerak ke kiri atau ke kanan mengaktifkan kelompok neuron yang berurutan, yang berpuncak pada penekanan neuron yang terkait dengan pilihan sebaliknya.
Koneksi spesifik antara kelompok neuron ini dapat membantu membentuk keputusan dengan menutup jalur saraf untuk pilihan alternatif, kata Lee.
Kolaborasi yang bermanfaat telah lahir
Itu adalah pertemuan kebetulan di bangku di luar gedung mereka selama latihan kebakaran yang membuat Harvey dan Lee menyadari sifat saling melengkapi dari pekerjaan mereka. Hari itu mereka membentuk kolaborasi yang mendorong karya baru.
Laboratorium Harvey menggunakan tikus untuk mempelajari aspek perilaku dan fungsional pengambilan keputusan. Eksperimen yang umum melibatkan penempatan mouse di labirin realitas virtual dan merekam aktivitas saraf selama pengambilan keputusan. Eksperimen semacam itu telah menunjukkan bahwa rangkaian neuron yang berbeda namun saling bercampur akan aktif ketika seekor hewan memilih untuk ke kiri atau ke kanan.
Lee bekerja di bidang ilmu saraf baru yang disebut connectomics, yang bertujuan untuk memetakan hubungan antar neuron di otak secara komprehensif. Tujuannya, katanya, adalah untuk mengetahui “neuron mana yang berkomunikasi satu sama lain dan bagaimana neuron diorganisasikan ke dalam jaringan.”
Dengan menggabungkan keahlian mereka, Harvey dan Lee mampu menggali lebih dalam berbagai jenis neuron yang terlibat dalam pengambilan keputusan dan bagaimana neuron-neuron ini terhubung.
Pemilihan arah
Studi baru ini berfokus pada area otak yang disebut korteks parietal posterior—yang digambarkan Lee sebagai “pusat integrasi” yang menerima dan memproses informasi yang dikumpulkan oleh berbagai indera untuk membantu hewan mengambil keputusan.
“Kami tertarik pada bagaimana dinamika saraf di area otak ini, yang penting untuk pengambilan keputusan navigasi, dihasilkan,” kata Lee. “Kami mencari aturan konektivitas—prinsip sederhana yang memberikan dasar perhitungan otak dalam pengambilan keputusan.”
Laboratorium Harvey mencatat aktivitas saraf saat tikus berlari di labirin T dalam realitas virtual. Isyarat yang terjadi beberapa detik sebelum menunjukkan kepada tikus apakah hadiahnya ada di lengan kiri atau kanan laboratorium T. Lee menggunakan mikroskop yang kuat untuk memetakan hubungan struktural antara neuron yang sama yang direkam selama tugas labirin.
Dengan menggabungkan modalitas, para peneliti membedakan neuron rangsang—neuron yang mengaktifkan sel lain—dari neuron penghambat, yang menekan sel lain. Mereka menemukan bahwa satu set neuron rangsang tertentu terpicu ketika tikus memutuskan untuk berbelok ke kanan, dan neuron “kidal” ini mengaktifkan serangkaian neuron penghambat yang mengurangi aktivitas neuron “kidal”. Hal sebaliknya terjadi ketika tikus memutuskan untuk berbelok ke kiri.
“Saat hewan mengekspresikan satu pilihan, melibatkan sirkuit saraf dapat membantu menstabilkan pilihan tersebut dengan menekan pilihan lain,” kata Lee. “Ini bisa menjadi mekanisme untuk membantu hewan mempertahankan keputusan dan mencegah ‘pola pikir’.”
Temuan ini perlu dikonfirmasi pada manusia, meskipun Lee memperkirakan akan ada perlindungan pada seluruh spesies.
Para peneliti melihat banyak arah untuk penelitian masa depan. Salah satunya adalah dengan memeriksa hubungan antar neuron yang terlibat dalam pengambilan keputusan di area lain di otak.
Kami menggunakan gabungan teknik eksperimental ini untuk menemukan satu aturan konektivitas, dan sekarang kami ingin menemukan aturan lainnya,” kata Lee.
Penulisan, pendanaan, publikasi
Penulis tambahan artikel ini termasuk Aaron Kuan, Giulio Bondanelli, Laura Driscoll, Julie Han, Minsu Kim, David Hildebrand, Brett Graham, Daniel Wilson, dan Logan Thomas.
The research was supported by the NIH (R01NS108410; DP1MH125776; R01NS089521; RF1MH114047; F32MH118698; K99EB032217), the Neuroscience and Neuroengineering Program for Translational Neuroscience and Neuroengineering, the Leedward RR Bertarelli Center, and the Annerod R. ley Foundation and Theodore H. y L. Feldbergových.
Universitas Harvard telah mengajukan permohonan paten untuk GridTape (WO2017184621A1) dengan menyebut Lee, Hildebrand dan Graham sebagai penemu dan telah menegosiasikan perjanjian lisensi dengan mitra yang berminat.
Tentang berita ini dari penelitian ilmu saraf
Pengarang: Dennis Neilon
Sumber: Harvard
Kontak: Dennis Nealon-Harvard
Gambar: gambar dikreditkan ke Neuroscience News
Penelitian Asli: Akses tertutup.
“Motif Konduksi Sinaptik di Korteks Parietal Posterior Mendukung Pengambilan Keputusan” oleh Wei-Chung Allen Lee dkk. Alam
Abstrak
Motif kabel sinaptik di korteks parietal posterior mendukung pengambilan keputusan
Korteks parietal posterior menunjukkan aktivitas selektif selama tugas pengambilan keputusan persepsi. Namun, tidak diketahui bagaimana aktivitas selektif ini muncul dari konektivitas sinaptik yang mendasarinya.
Di sini, kami menggabungkan perilaku realitas virtual, pencitraan kalsium dua foton, mikroskop elektron throughput tinggi, dan pemodelan sirkuit untuk menganalisis bagaimana konektivitas sinaptik antar neuron di korteks parietal posterior berkaitan dengan aktivitas selektifnya.
Kami menemukan bahwa neuron piramidal rangsang secara istimewa menargetkan interneuron penghambat dengan selektivitas yang sama. Interneuron penghambat, pada gilirannya, secara istimewa menargetkan neuron piramidal dengan selektivitas yang berlawanan, sehingga membentuk motif penghambatan yang berlawanan. Motif ini juga terdapat di antara neuron dengan puncak aktivitas pada zaman tugas yang berbeda.
Kami mengembangkan model sirkuit saraf dari perhitungan yang dilakukan oleh motif-motif ini dan menemukan bahwa penghambatan yang berlawanan antara populasi saraf dengan selektivitas yang berlawanan meningkatkan input selektif, sehingga meningkatkan pengkodean informasi tipe percobaan.
Model tersebut juga memperkirakan bahwa penghambatan lawan antara neuron dengan puncak aktivitas pada zaman tugas yang berbeda berkontribusi pada pembentukan aktivitas sekuensial pilihan spesifik. Hasil ini memberikan bukti bagaimana konektivitas sinaptik di sirkuit kortikal mendukung tugas pengambilan keputusan yang dipelajari.
+ There are no comments
Add yours