Ons weet baie, maar nie genoeg nie, oor hoe die katte almal bymekaar pas. Piyushgiri Revagar, CC BY-NC-ND

Besluite het 'n groot verskeidenheid kompleksiteit. Daar is baie eenvoudige: Wil ek 'n appel of 'n stukkie koek hê met my middagete? Dan is daar baie meer ingewikkelde: Watter motor moet ek koop, of watter loopbaan moet ek kies?

Neurowetenskaplikes soos ek het sommige van die individuele dele van die brein geïdentifiseer wat bydra tot die neem van besluite soos hierdie. Verskillende areas verwerk klanke, besienswaardighede of pertinente vorige kennis. Maar om te verstaan ​​hoe hierdie individuele spelers saamwerk as 'n span, is steeds 'n uitdaging, nie net om die besluitneming te verstaan ​​nie, maar ook vir die hele gebied van neurowetenskap.

Deel van die rede hiervoor is dat neurowetenskap tot nou toe in 'n tradisionele wetenskapnavorsingsmodel gewerk het: Individuele laboratoriums werk op hul eie, gewoonlik op een of enkele breinareas. Dit maak dit vir enige navorser moeilik om data wat deur 'n ander laboratorium versamel is, te interpreteer, want ons het almal geringe verskille in die manier waarop ons eksperimente voer.

Neurowetenskaplikes wat besluitneming studeer, stel allerlei verskillende speletjies op vir diere om byvoorbeeld te speel en ons versamel data oor wat in die brein gebeur wanneer die dier beweeg. Wanneer almal 'n ander eksperimentele opstelling en metodologie het, kan ons nie bepaal of die resultate van 'n ander laboratorium 'n aanduiding is van iets wat interessant is wat eintlik in die brein gebeur of bloot 'n byproduk van toerustingverskille.

Die BRAIN-inisiatief, wat die Obama-administrasie van 2013 bekend gestel het, het die soort samewerking wat neurowetenskap benodig, aangemoedig. Ek dink net dit is nie ver genoeg gegaan nie. So het ek mede-stigter van 'n projek genaamd die Internasionale Brein Laboratorium - 'n virtuele mega-laboratorium saamgestel uit baie laboratoriums by verskillende instellings - om te wys dat die spreekwoord "alleen ons gaan vinnig, saam gaan ons ver" geld vir neurowetenskap. Die eerste vraag wat die samewerking aanpak, fokus op die besluitneming deur die brein.

Die brein se besluitspan

Individuele neurowetenskaplaboratoriums het reeds baie ontbloot oor hoe bepaalde breinareas bydra tot besluitneming.

Sê jy kies tussen 'n appel of 'n stukkie koek om middagete te gaan eet. Eerstens moet jy weet dat appels en koek die twee opsies is. Dit vereis optrede uit breinareas wat sensoriese inligting verwerk - jou oë sien die appel se helderrooi vel, terwyl jou neus die soetgeur van koek inneem.

Daardie sintuiglike gebiede sluit dikwels verband met wat ons assosiasie areas noem. Navorsers het tradisioneel gedink hulle speel 'n rol om verskillende stukke inligting te plaas saam. Deur inligting uit die oë, ore en so meer in te samel, kan die assosiasiegebiede 'n meer samehangende, groot prentjie aansig van wat in die wêreld gebeur.

En hoekom kies een aksie oor 'n ander? Dit is 'n vraag vir die brein se beloningskringe, wat krities is in weeg die waarde van verskillende opsies. Jy weet dat die koek nou lekker lekker sal proe, maar jy kan dit jammer kry wanneer jy later later na die gimnasium gaan.

Dan is daar die frontale korteks, wat geglo word om 'n a te speel rol in die beheer van vrywillige aksie. Navorsing dui daarop dat dit betrokke is by 'n spesifieke aksie nadat genoeg inkomende inligting aangebreek het. Dit is die deel van die brein wat jou kan vertel die stukkie koek ruik so goed dat dit al die kalorieë werd is.

Om te verstaan ​​hoe hierdie verskillende breinareas tipies saamwerk om besluite te neem, kan help om te verstaan ​​wat in siektes gebeur. Pasiënte met versteurings soos outisme, skisofrenie en Parkinson se siekte gebruik dikwels sintuiglike inligting op 'n ongewone manier, veral as dit kompleks en onseker is. Navorsing oor besluitneming kan ook die behandeling van pasiënte met ander afwykings, soos middelmisbruik en verslawing, inlig. Inderdaad, verslawing is dalk 'n uitstekende voorbeeld van hoe besluitneming baie verkeerd kan gaan.

'N Lab-vennootskap versprei oor die hele wêreld

Op die oomblik neem neurowetenskaplikes baie noukeurige snapshots van wat in bepaalde dele van die brein gebeur wanneer dit 'n besluit neem. Maar hulle koördineer nie veel met mekaar nie, so hierdie close-upstukke pas nie saam om ons die groot prentjie van besluitneming te gee wat ons nodig het nie.

Daarom het ons 'n span bymekaargekom om die International Brain Laboratory te vorm. Met die ondersteuning van die Internasionale Neuroinformatika-koördineringsfasiliteit, die Wellcome Trust en die Simons Foundation (ook 'n skrywer van The Conversation US), beoog ons om daardie groot prentjie te skep deur een grootskaalse eksperiment te ontwerp wat presies dieselfde benadering gebruik om baie te studeer. verskillende breinareas. Omdat die brein so ingewikkeld is, benodig ons die kundigheid van baie verskillende laboratoriums wat elk in spesifieke breinareas spesialiseer. Maar ons het hulle nodig om te koördineer en dieselfde benadering te gebruik sodat ons al hul verskillende dele van die prentjie saam kan voeg.

Ons bring 'n span 21-wetenskaplikes bymekaar wat baie nou werk om te verstaan ​​hoe biljoene neurone saamwerk in 'n enkele brein om besluite te neem. Ongeveer 'n dosyn verskillende laboratoriums sal elkeen deel van een groot eksperiment maak deur neuronaktiwiteit in diere wat betrokke is by presies dieselfde spel, te meet. Ons spanlede sal aktiwiteit opteken van honderde neurone in elke dier se brein. Ons sal tienduisende neuronale opnames versamel wat ons saam kan analiseer.

Hou dit eenvoudig

In werklike besluite kombineer jy baie verskillende stukke inligting - jou sensoriese seine, jou interne kennis oor wat beloonend is, wat is riskant. Maar die implementering daarvan in 'n laboratorium konteks is redelik moeilik.

Ons hoop om 'n muis se natuurlike veelsydige ervaring te herskep. In die werklike lewe is daar baie verskillende paaie wat 'n dier kan neem as dit die wêreld op soek na iets om te eet. Dit wil kos vind, want kos is lonend. Dit gebruik inkomende sensoriese leidrade, soos: "O, ek sien 'n krieket daarbuite!" 'N Dier kan dit met 'n herinnering aan beloning kombineer, soos: "Ek weet hierdie gebied het welige bosse, ek onthou dit van gister, so ek sal daar gaan. "Of," Ek weet hier, daar was 'n kat die laaste keer, so ek sal die gebied beter vermy. "

By die eerste pas, lyk die opstelling wat ons vir die International Brain Laboratory gebruik, glad nie so natuurlik nie. Die muis het 'n klein toestel wat dit gebruik om besluite te rapporteer - dit is eintlik 'n wiel van 'n Lego-stel. Byvoorbeeld, dit kan leer dat wanneer dit 'n beeld van 'n vertikale rooster sien en die wiel draai totdat die prentjie gesentreer word, word dit 'n beloning. As jy dink oor wat voedselsoorte is - om die omgewing te verken, probeer om belonings te vind, gebruik te maak van sensoriese seine en voorkennis - neem hierdie eenvoudige Lego wielaktiwiteit sy essensie in.

Ons moes werklik oor die afweging dink tussen 'n gedrag wat kompleks genoeg was om ons insig te gee in interessante neurale berekeninge, en een wat eenvoudig genoeg was om dit op dieselfde manier in baie verskillende eksperimentele laboratoriums te implementeer. Die balans wat ons getref het, was 'n besluitnemingstaak wat eenvoudig begin en word meer en meer kompleks as 'n individuele dier bereik verskillende stadiums van opleiding.

Selfs in die eenvoudigste, heel vroegste stadium waarna ons kyk, waar die diere net vrywillige bewegings maak, besluit hulle om 'n beweging te maak om 'n beloning te oes. Ek is seker ons kan baie verder gaan, maar selfs al is dit so ver as wat ons kry, is dit baie interessant om neurale metings van oor die brein te hê tydens 'n eenvoudige gedrag soos hierdie. Ons weet nie hoe dit in die brein gebeur wat jy besluit om 'n spesifieke aksie te neem en hoe om die aksie uit te voer nie. Met neurale metings van oor die brein van wat gebeur het net voor die dier spontaan besluit het om 'n beloning te kry, sal 'n groot stap vorentoe wees.

Oor die skrywer

Anne Churchland, Medeprofessor in Neurowetenskap, Cold Spring Harbour Laboratory

Hierdie artikel is oorspronklik gepubliseer op Die gesprek. Lees die oorspronklike artikel.

verwante Boeke

at InnerSelf Market en Amazon