老鼠、运动学习和做决定

早期大脑的理解将它视为一个黑盒,感觉输入和生成一个运动响应,与大脑功能之间的一个谜。

圣地亚哥加州大学的高木Komiyama好奇之间的关系感觉输入、电动机输出和之间发生了什么。“最让我着迷的是这个动态的灵活性…这种灵活性之间的关系和环境大脑是我的研究的关键因素,”Komiyama杜克大学神经科学研究人员的观众说。

Komiyama和他的实验室设计实验,观察小鼠学习时大脑的变化。具体地说,他们训练老鼠完成任务在回应一个工具可以推听觉刺激然后用一个先进的成像技术观察特定数量的神经元的活动。

Komiyama实验设计基于运动学习的标志:一个“专家”鼠标会听到听觉刺激和产生运动反应每次都是完全相同的。Komiyama的团队很好奇这些可再生的运动是如何习得的。

专注于初级运动皮层小宫山M1呼吁短,观察到许多不同的神经元活动模式作为鼠标学习工具可以推的运动。当鼠标进入“专家”的领土,通常大约两个星期的训练之后,这种变化是取代一种活动模式,从试验,试验是相同的。除了是一致的,这最后一个模式可以较早的刺激和花费更少的时间完成后比以前的模式。换句话说,在学习过程中,大脑试图给出不同的通路为目标行动,然后收敛的最有效的方法生产所需的响应。

Komiyama然后将焦点转向了M2,次级运动皮层,他观察到的最后一个区域被激活在早期学习试验但试验期间的第一个激活了。为了测试M2在学习中的作用,Komiyama灭活地区训练老鼠并对其进行了相同的stimulus-motor响应试验。

灭活的老鼠M2错过更多的试验,需要更长的时间来发起运动,完成了杠杆推动效率较低。本质上,老鼠表现得好像他们从未学会运动,表明M2协调学习运动行为是至关重要的。

除了识别关键动作的学习方式,Komiyama和他的团队正在努力理解决策。设计一个更复杂的工具可以推的任务后,需要推动操纵杆在不同的方向取决于视觉刺激,Komiyama观察老鼠的准确性趋于稳定在60%左右。

Komiyama推测,这种模式不可能解释为老鼠的内部偏见从先前的试验的结果。他设计了一个统计模型,结合先前的试验的结果。进一步测试,模型准确地预测老鼠是错误的选择。

的后顶叶皮层(PPC)是大脑的这一区域被发现参与决策的任务。Komiyama观察神经元的PPC预测哪个方向老鼠将推动操纵杆。除了积极的运动反应在试验之前,这些神经元也活跃在试验之间的时间。

看到这个作为内部的神经关联偏见,Komiyama假设灭活这一地区将减少偏见的影响小鼠的选择。果然,灭活PPC导致更准确的反应老鼠的PPC作为神经来源,从而确认偏见。

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