I neuroscenziati mostrano due cellule nervose responsabili del processo decisionale

Gli spari di pena alla coppa del Mondo di calcio. Tutti gli occhi sono sul migliore percussore del gruppo. Dovrebbe catturare lo scatto decisivo, preferibilmente dopo il portiere. Il percussore deve decidere se tendere al giusto o angolo sinistro dello scopo. Nel suo cervello, pianificazione entrambe le opzioni prima di prendere la decisione. Se la posizione del portiere indica che salterà alla destra al momento decisivo, il percussore svilupperà una preferenza temporanea per la pianificazione dell'angolo del movimento a sinistra. Ma che effetto questa tendenza ha sulla decisione finale se il portiere cambia la sua posizione appena prima lo scatto? Il percussore calmerà il tiro a sinistra? E come questo trattamento è gestito al livello delle cellule nervose? I neuroscenziati al centro tedesco del primate (DPZ) - istituto di Leibniz per la ricerca del primate in Göttingen hanno studiato queste domande in uno studio con i resi. Potevano indicare che due che le cellule nervose differenti digitano dentro la stessa area del cervello sono responsabili del processo decisionale. Una tendenza preliminare per un piano d'azione influenza la decisione finale e la pesatura di entrambe le opzioni è già visibile al livello di un neurone. Il percussore è quindi probabilmente di sparare a sinistra anche se il portiere cambia improvvisamente la sua posizione - e la pena può venire a mancare (eLife).

Gli scienziati hanno preparato due resi per eseguire un compito su uno schermo. Allo stesso tempo, l'attività delle cellule nervose nel loro cervello è stata misurata. I segnali circolari sono comparso sul touch screen che le scimmie dovrebbero toccare. I cerchi sono comparso a destra o hanno andato, all'alto o al basso dello schermo. Il posto in cui sono comparso era casuale, ma le scimmie ha ricevuto un suggerimento sotto forma di piccole frecce in cui il segnale seguente potrebbe comparire. Per esempio, se ci fosse una grande freccia porpora che indicano a sinistra e una piccola freccia blu che indica la destra allo stesso tempo, era più probabile che il segnale sarebbe comparso a sinistra. Tuttavia, questa aspettativa è stata violata di tanto in tanto dal segnale che compare esattamente di fronte alla direzione precedentemente indicata o da entrambi i segnali che compaiono simultaneamente sul a destra e a sinistra, che potrebbe poi essere selezionato liberamente.

I ricercatori hanno osservato che le scimmie hanno sviluppato una tendenza verso la direzione indicata dalle frecce precedentemente indicate. Se il segnale comparisse dal lato previsto, hanno risolto correttamente e rapidamente il compito. Se, contrariamente alle aspettative, il segnale comparisse dal lato opposto, i tempi di reazione sono aumentato e le scimmie hanno fatto più errori. Se gli animali avessero la scelta libera, hanno preferito nella maggior parte dei casi quei segnali, che sono comparso sul prima del lato indicato, anche se entrambe le possibilità obiettivamente sono state considerate equivalenti.

Una tendenza preliminare di atto influenza le decisioni successive, anche se i fatti cambiano nel frattempo. Anche se le scimmie hanno avute una scelta libera, hanno optato per il loro piano d'azione provvisorio. Il percussore davanti allo scopo ha una simile situazione. Vede che il portiere vuole saltare alla destra e pianificazione l'angolo sinistro in primo luogo. Anche se il portiere cattura una posizione neutrale all'ultimo momento, nella maggior parte dei casi terrà questa direzione ed il calcio di rigore può essere intercettato.

Lalitta Suriya-Arunroj, primo autore dello studio

Al livello di cellule nervose, gli scienziati potevano egualmente fare una nuova scoperta: Il processo decisionale e la pesatura fra parecchie scelte di azione sono mappati come trattamento doppio al livello di un neurone. Due tipi differenti di cellule nervose sono responsabili di questo. Il primo gruppo è responsabile della codifica dell'obiettivo preferito. Finchè non c'è tendenza, non sono attivi, essi soltanto infornano quando una preferenza per un'opzione di atto sorge. Più forte la tendenza per questa opzione, più l'attivo le celle diventa. Il secondo gruppo di cellule nervose mostra tutte le alternative date dall'inizio. È deciso che delle opzioni per atto è inammissibile. Le cellule nervose che codificano per l'opzione non preferita sono giù-regolamentati più forte il meno l'opzione è considerato. Conciliando il principio di scelta-da-eliminazione, l'opzione che rappresenta il migliore choice rimane.

Il fatto che due cellule nervose differenti nella stessa area del cervello sono responsabili del processo decisionale è una nuova individuazione di questo studio. La progettazione nel cervello è gestita così tramite un trattamento doppio che riflette le forti tendenze ad agire come pure tutte le altre possibilità che possono eliminarsi una dopo l'altra dal principio di scelta-da-eliminazione. Quindi, il cervello ci permette di prendere le decisioni equilibrate e flessibili. Il percussore davanti allo scopo, malgrado la sua prima preferenza, può così immediatamente non escludere l'altro angolo dello scopo come opzione, può cambiare la direzione dello scatto all'ultimo momento e possibilmente ancora segnare così uno scopo.

Alexander Gail, testa del gruppo di ricerca sensorimotorio al DPZ ed anche autore dello studio

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Journal reference:

Suriya-Arunroj, L. & Gail, A. (2019) Complementary encoding of priors in monkey frontoparietal network supports a dual process of decision-making. eLife. doi.org/10.7554/eLife.47581