Tracking-Unsicherheit Ursprung im Gehirn

(ISNS)--kann ein Team von Gedankenleser jetzt genau, genau dann, wenn eine Ratte ihre Entscheidungen unsicher fühlt sich einfach durch die Messung der Aktivität des Gehirns.

Zweifel, sie haben entdeckt, in den Geist langsam schleicht. Es beginnt mit ein paar Nervenzellen im vorderen Bereich des Gehirns, die sich in einem Tizzy bekommen. Immer mehr Zellen mitmachen, bis eine Grenze überschritten und der psychischen Strudel auf etablierte Muster der Hirnaktivität rüttelt--so dass Ratten und möglicherweise Menschen als auch zu hinterfragen ihre alten Überzeugungen über die Welt und entdecken neue Möglichkeiten, die Forscher berichten in der 5 Oktober-Ausgabe der Zeitschrift Science.

"Wenn Ihre Umwelt verändert, wollen Sie in der Lage sein, die Welt neu zu bewerten", sagte Alla Karpova, Neurowissenschaftler an der Howard Hughes Medical Institute Janelia Farm Campus in Ashburn, Virginia "Wir haben gesehen eine abrupte Änderung in neuronale Aktivität in einem Moment, wenn ein Tier scheint, eine früher verbreitete Überzeugung aufzugeben."

Karpova Studien der medialen präfrontalen Kortex, eine Gehirnregion, die gedacht hat, um Entscheidungen zu führen, durch die gute und schlechte Ergebnisse früherer Entscheidungen wiegen. Maß an Aktivität in einem wahrscheinlich Analog Teil des menschlichen Gehirns können Vorhersagen, wie gut Menschen tun bei spielen, die lernen aus Erfahrungen der Vergangenheit, erfordern eine Gruppe von Forschern in 2007 berichtet. Makaken mit Hirnschäden in diesem Bereich können ihre jüngsten Fehler weiterhin verwenden, um ihre Entscheidungen zu führen. Aber sie nicht auf viele Entscheidungen im Laufe der Zeit eine Fähigkeit, die wichtig für die Auswahl der besten Orte, um die Suche nach Nahrung in freier Wildbahn zu ziehen.

Unsicherheit spielt eine wichtige Rolle bei solchen Entscheidungen, hilft, Gleichgewicht Überzeugungen aus früheren Erfahrungen gegen wechselnde Bedingungen gezogen. Ein Fischer, der nie bezweifelt ein beliebter Ort, die in der Vergangenheit gute Ergebnisse gebracht hat möglicherweise übersehen, die die Fische auf, zum Beispiel bewegt haben.

Janelia Team eingerichtet um herauszuarbeiten, wie das Gehirn von Gewissheit zu Unsicherheit wechselt, einen Automaten von Sorten für Laborratten. Ein Geräusch aus dem Apparat signalisiert Ratten, einen Hebel auf der linken Seite und ein anderes Geräusch rechts zu ziehen. Manchmal, aber nicht immer, spuckte die Maschine ein bisschen Essen als Belohnung für den entsprechenden Hebel ziehen.

Im Laufe der Zeit herausgefunden die Ratten, dass das Spiel manipuliert wurde; der linke Hebel ergab behandelt öfter als das Recht haben. Nachdem jede Kreatur erlernt, Links zu begünstigen, zeigte seine mediale präfrontale Kortex eine stabile Muster von elektrischen Impulsen, gemessen durch Elektroden, die direkt in das Gehirn eingesetzt. Zellen in der Region verhielt sich wie ein Marathonläufer, feuern auf unterschiedlich aber jeder sein eigenes relativ stabile Muster beibehalten.

Die Forscher vertauscht den Charakter der Hebel, so dass die richtige wurde dann die bessere Wahl. Die Ratten nicht vor Ort die Switcheroo oder ihr Verhalten sofort ändern. Aber Zellen im medialen präfrontalen Kortex begann ihre stetige Muster, beschleunigt oder verlangsamt sich unvorhersehbar zu verlieren. Schließlich wurden Hunderte von Zellen feuern aus dem Gleichgewicht geraten, eine Schwelle, die das Netzwerk setzt, sagte Karapova und ermöglicht es dem Gehirn, um sicherzugehen, dass es unsicher sein sollte.

Dieser Reset fiel mit eine Änderung im Verhalten, wie die Ratten weniger Zeit am linken Hebel und erkunden das Recht verbracht. Wie ein Diner, die erkannt hat, dass seine Lieblings-Restaurant Köche geändert hat, bemerkt die Nagetiere, dass etwas nicht stimmte. Ihre Gehirnnetzwerke würde wieder stabilisieren und finden ein neues Muster--erst, nachdem die Tiere genügend Beweise, um zu entscheiden, zu Gunsten den rechten Hebel angesammelt.

"Diese Art der Überwachung einer Musters der Aktivität für Änderungen in der gesamten Gruppe von Neuronen ist etwas, das nur wenige Studien bisher getan haben", sagte Matthew Rushworth, Neurowissenschaftler an der University of Oxford. "Es zeigt, dass eine Änderung, wenn die Tiere wechseln aus der Verwertung einer Wahl zu erkunden, was draußen in der Umgebung sein könnte."

In der Lage zu erkennen, das Auftreten von Unsicherheit, aber nicht unbedingt zeigen, wie genau die Ratten schließlich ändern ihre Meinung- oder was Informationen, die sie verwenden, um dies zu tun. Daten was glaubt ein Tier und wie diese Überzeugungen erschüttert erhalten bleiben unklar, versteckt in den neuronalen Code der das Gehirn elektrische Impulse.

"Jetzt können wir sehen bei der neuronale Code ändert und wenn ein Tier Überzeugungen ändern," sagte Oxford Neurowissenschaftler Tim Behrens. "Dies könnte uns geben einen Einblick in das Verständnis, wie diese Überzeugungen in erster Linie codiert habe das ist im Grunde die größte Herausforderung in den Neurowissenschaften jetzt."

Devin Powell ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in Washington, D.C. Seine Geschichten erschienen in Science, Science News, New Scientist, Wired und viele andere Filialen, darunter Best American Science Writing 2012 Anthologie.

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics.