I ricercatori individuano la parte "arbitro" del cervello
Gli scienziati del California Institute of Technology (CalTech) affermano che la corteccia prefrontale laterale inferiore e la corteccia frontopolare sono l'arbitro, soppesando l'affidabilità delle previsioni fatte da ciascuno dei sistemi decisionali e quindi assegnando il controllo di conseguenza.
"Capire dove si trova l'arbitro e come funziona è un primo passo verso la ricerca di trattamenti migliori per i disturbi cerebrali, come la tossicodipendenza e i disturbi psichiatrici, come il disturbo ossessivo-compulsivo", secondo John O'Doherty, Ph.D ., ricercatore principale dello studio e direttore del Caltech Brain Imaging Center.
"Ora che abbiamo capito dove si trova l'arbitro, se riusciamo a trovare un modo per modificare l'attività in quest'area, potremmo essere in grado di spingere un individuo verso il controllo diretto all'obiettivo e lontano dal controllo abituale", ha detto O ' Doherty, che è anche professore di psicologia al Caltech.
Ha aggiunto che i ricercatori sono molto lontani dallo sviluppo di trattamenti effettivi basati su questa scoperta per i disturbi che implicano il sovraccarico del sistema di abitudini del cervello, ma ha aperto una strada molto promettente per ulteriori ricerche.
Per lo studio, i ricercatori hanno reclutato volontari che hanno giocato a un gioco decisionale su un computer mentre erano collegati a uno scanner di risonanza magnetica funzionale (fMRI) che monitorava la loro attività cerebrale.
Ai partecipanti è stato detto dai ricercatori di cercare di fare scelte ottimali per raccogliere monete di un certo colore, che erano rimborsabili in denaro.
Durante un periodo di pre-formazione, i volontari hanno familiarizzato con il gioco, muovendosi attraverso una serie di stanze sullo schermo, ognuna delle quali conteneva un numero diverso di monete rosse, gialle o blu.
Durante il gioco vero e proprio, è stato detto loro quali monete sarebbero state riscattabili ogni round e hanno avuto la possibilità di navigare a destra oa sinistra in due fasi, sapendo che avrebbero raccolto solo le monete nella loro stanza finale. A volte tutte le monete erano riscattabili, rendendo il compito più abituale che mirato, secondo i ricercatori.
Alterando la probabilità di spostarsi da una stanza all'altra, i ricercatori hanno affermato di essere stati in grado di testare l'entità del comportamento abituale e diretto agli obiettivi dei volontari monitorando i corrispondenti cambiamenti nella loro attività cerebrale.
I ricercatori sono stati anche in grado di confrontare i dati fMRI e le scelte fatte dai volontari con diversi modelli computazionali che hanno costruito per tenere conto del comportamento. Il modello che corrispondeva più accuratamente ai dati sperimentali coinvolgeva i due sistemi cerebrali che facevano previsioni separate su quale azione intraprendere in una data situazione, hanno riferito i ricercatori.
“Ricevendo segnali da quei sistemi, l'arbitro ha tenuto traccia dell'affidabilità delle previsioni misurando la differenza tra i risultati previsti ed effettivi per ciascun sistema. Ha quindi utilizzato quelle stime di affidabilità per determinare quanto controllo ogni sistema dovrebbe esercitare sul comportamento dell'individuo ", hanno spiegato i ricercatori.
In questo modello, l'arbitro assicura che il sistema che effettua le previsioni più affidabili in un dato momento eserciti il massimo grado di controllo sul comportamento.
"Quello che stiamo dimostrando è l'esistenza di un controllo di livello superiore nel cervello umano", ha detto Sang Wan Lee, Ph.D., autore principale del nuovo studio e studioso post-dottorato in neuroscienze al Caltech. "L'arbitro sta sostanzialmente prendendo decisioni sulle decisioni."
Confermando i risultati precedenti, i ricercatori hanno visto nelle scansioni cerebrali che un'area nota come putamen posteriore era attiva nei momenti in cui il modello prevedeva che il sistema abituale avrebbe dovuto calcolare i valori di previsione.
Facendo un ulteriore passo avanti, hanno esaminato la connessione tra il putamen posteriore e l'arbitro. Dicono che ciò che hanno scoperto potrebbe spiegare come l'arbitro imposta il peso per i due sistemi di apprendimento: la connessione tra l'area dell'arbitro e il putamen posteriore cambiava a seconda che il sistema diretto o abituale fosse ritenuto più affidabile.
“Tuttavia, non è stata trovata alcuna connessione di questo tipo tra l'arbitro e le regioni del cervello coinvolte nell'apprendimento orientato agli obiettivi. Ciò suggerisce che l'arbitro può lavorare principalmente modulando l'attività del sistema abituale ", ipotizzano i ricercatori.
"Una possibilità intrigante derivante da questi risultati, che dovremo testare nel lavoro futuro, è che essere in una modalità di comportamento abituale potrebbe essere lo stato predefinito", ha detto O'Doherty. "Quindi, quando l'arbitro determina che devi essere più orientato all'obiettivo nel tuo comportamento, lo fa inibendo l'attività del sistema abituale, quasi come premere i freni sulla tua auto quando sei in guida."
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Neurone.
Fonte: California Institute of Technology
