Le nuove guide di approccio studiano il processo decisionale nel cervello

Senza appena notare, prendiamo le decisioni innumerevoli: per girare a sinistra o radrizzare sul bus? per aspettare o accelerare? per guardare o trascurare? Alla vigilia di queste decisioni il cervello valuta le informazioni sensitive e soltanto poi genera un comportamento. Per la prima volta, gli scienziati al Max Planck Institute della neurobiologia potevano seguire così processo decisionale in tutto un intero cervello vertebrato. Il loro nuovo approccio mostra come e dove il cervello di zebrafish trasforma il movimento dell'ambiente in una decisione che induce il pesce a nuotare in una direzione specifica.

I giovani zebrafish sono minuscoli. Il loro cervello non è molto più grande di quello di una mosca e quasi trasparente. “Possiamo quindi esaminare l'intero cervello e vedere che cosa accade, per esempio, quando una decisione è presa,„ spiega Elena Dragomir, che ha fatto esattamente questa. “Il primo punto era di trovare un paradigma comportamentistico che potremmo usare per studiare il processo decisionale,„ dice Elena Dragomir. Altre specie animali, per esempio, sono indicate i punti che si muovono più o meno in una direzione. Gli animali possono essere preparati per indicare la loro decisione sulla direzione del movimento dei punti e se è corretto, ricevono una ricompensa. I neurobiologi dal gruppo di Ruben Portugues ora hanno adattato questa impostazione sperimentale per gli zebrafish. “Il trucco è che usiamo un comportamento affidabile chiamato la risposta di optomotor come lettura della decisione del pesce„.

Se un pesce va alla deriva in una corrente, un'immagine dell'ambiente si muove dopo i sui occhi. Il pesce nuoterà in direzione del flusso ottico percepito per evitare lo spostamento. I punti mobili possono avviare questa risposta di optomotor in laboratorio ed il pesce si girerà a sinistra o verso la destra, secondo la direzione dei punti mobili. “Possiamo anche variare la difficoltà della decisione, cambiando la resistenza dello stimolo visivo,„ spieghiamo Ruben Portugues. “Se un'più alta percentuale dei punti si muove in una direzione, il pesce si girerà velocemente ed attendibilmente verso la direzione corretta.„

Tramite il microscopio, i ricercatori potrebbero osservare che il cervello del pesce registra i punti mobili ed integra questo moto direzionale a tempo. Dopo che abbastanza prova è stata raccolta, poi avvia una decisione per nuotare nella direzione percepita dei punti mobili.

Dove i punti si muovono verso?

La decisione quanto a quando e nella quale direzione il pesce girerà le componenti con il reticolo di moto dei punti.

Ciò potrebbe prendere a parecchi secondi e non è definitivamente un riflesso, che fosse una risposta immediata ad uno stimolo sensoriale. Questa capitalizzazione di informazioni sensitive fa parte col passare del tempo egualmente dei modelli decisionali in altre specie animali.„

Vilim Stih, co-author dello studio

Contrariamente a queste specie, i ricercatori possono mappare quasi tutte le regioni di contributo del cervello che sono alla base di questo processo decisionale negli zebrafish larvali.

I cluster di un neurone nella regione talamo/di pretectum, per esempio, sono probabili elaborare l'input visivo. I neuroni nel hindbrain probabilmente avviano i movimenti di nuoto e di tornitura. “Nel nucleo interpeduncular„ (IPN), i ricercatori hanno trovato i reticoli di attività che hanno correlato forte alla tariffa di tornitura del pesce. Con il loro comportamento integrato, la neurofisiologia e l'approccio di modellistica, ai i ricercatori basati Martinsried hanno creato le possibilità completamente nuove per lo studio del flusso di informazione durante il processo decisionale nel cervello vertebrato.

Source:
Journal reference:

Dragomir, E.I., et al. (2019) Evidence accumulation during a sensorimotor decision task revealed by whole-brain imaging. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-019-0535-8.