우리는 톱니 바퀴가 모두 어울리는 지에 대해 많이 알지만 충분하지는 않습니다. 피유 시리 리 Revagar, CC BY-NC-ND

의사 결정은 매우 복잡한 범위에 걸쳐 있습니다. 정말 간단한 것들이 있습니다 : 점심을 먹고 사과 나 케이크 한잔하고 싶습니까? 그렇다면 훨씬 더 복잡한 것들이 있습니다 : 어떤 차를 사야합니까? 또는 어떤 직업을 선택해야합니까?

나 같은 신경 과학자들은 뇌의 개별적인 부분을 확인하여 이러한 결정을 내리는 데 기여합니다. 다른 지역 소리를 처리하다, 명소 또는 관련 사전 지식. 그러나 이러한 개별적인 선수들이 어떻게 팀으로 함께 일하는지를 이해하는 것은 의사 결정을 이해하는 것뿐만 아니라 신경 과학의 전 분야에있어 여전히 어려운 과제입니다.

그 이유 중 하나는 지금까지 신경 과학이 전통적인 과학 연구 모델에서 작동했다는 것입니다. 개별 실험실은 보통 하나 또는 몇 개의 뇌 영역에 초점을 맞 춥니 다. 실험실 운영 방식에 약간의 차이가 있기 때문에 다른 연구실에서 수집 한 데이터를 모든 연구원이 해석하는 것은 쉽지 않습니다.

예를 들어, 의사 결정을 연구하는 신경 과학자는 동물이 놀 수있는 모든 종류의 게임을 설정하고, 동물이 움직일 때 뇌에서 일어나는 일에 대한 데이터를 수집합니다. 모두가 다른 실험 설정 및 방법론을 가지고있을 때 우리는 다른 연구실의 결과가 뇌에서 실제로 진행되고있는 흥미로운 것 또는 장비 차이의 부산물에 관한 단서인지 여부를 판단 할 수 없습니다.

브레인 이니셔티브오바마 행정부가 2013에서 시작한이 연구는 신경 과학에 필요한 종류의 협력을 장려하기 시작했다. 나는 그것이 충분히 멀리 가지 않았다고 생각한다. 그래서 나는 공동 창립자 인 국제 뇌 실험실 - 서로 다른 기관의 여러 실험실로 구성된 가상의 대형 실험실 - "우리가 빨리 간다, 함께 가자"라는 속담이 신경 과학에 적용됨을 보여주기 위해. 협업이 다루는 첫 번째 질문은 두뇌에 의한 의사 결정에 초점을 맞추고 있습니다.

두뇌의 결정 팀

개별적인 신경 과학 연구소는 이미 특정 두뇌 영역이 의사 결정에 어떻게 기여하는지 많은 것을 밝혀 냈습니다.

점심 먹으러 갈 사과와 케이크 중 하나를 선택한다고 가정 해보십시오. 첫째, 사과와 케이크가 두 가지 옵션임을 알아야합니다. 감각 정보를 처리하는 뇌 영역에서의 행동이 필요합니다. 눈에는 사과의 밝은 빨간 피부가 보이고, 코는 달콤한 냄새를 맡습니다.

그 감각 영역은 종종 우리가 연합 영역이라고 부르는 것에 연결됩니다. 연구자들은 전통적으로 그들이 다른 정보를 넣는 것 함께. 눈, 귀 등의 정보를 조합함으로써 협회 지역은보다 일관된, 큰 그림보기 세상에서 무슨 일이 일어나고 있는지.

왜 다른 행동보다 하나의 행동을 선택해야합니까? 그것은 두뇌의 문제입니다. 보상 회로, 이는 다양한 옵션 값의 무게. 케이크가 이제 맛있게 맛있어 질 거라는 걸 알지만 나중에 체육관으로 갈 때 후회할 수도 있습니다.

그 다음, 정면 피질이 있습니다. 자발적 행동 통제의 역할. 연구에 따르면 충분한 정보가 도착하면 특정 행동을 취하는 것과 관련이 있습니다. 그것은 모든 칼로리의 가치가있는 케이크 냄새가 너무 좋다고 말할 수있는 뇌의 일부입니다.

이 두뇌 영역이 의사 결정을 내리기 위해 일반적으로 어떻게 작동하는지 이해하면 병든 두뇌에서 일어나는 일을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 자폐증, 정신 분열병 및 파킨슨 병과 같은 장애가있는 환자는 종종 복잡하고 불확실한 경우 특이한 방식으로 감각 정보를 사용합니다. 의사 결정에 관한 연구는 물질 남용 및 중독과 같은 다른 장애가있는 환자의 치료를 알릴 수도 있습니다. 과연, 중독은 아마 주요한 예일 것이다. 의사 결정이 어떻게 잘못 될 수 있는지에 대해

전 세계에 퍼져있는 실험실 공동 작업

현재 신경 과학자들은 뇌의 특정 영역에서 일어나는 일에 대한 많은 스냅 샷을 찍고 있습니다. 하지만 그들은 서로 협조하지 않기 때문에 이러한 근접 촬영 조각들은 우리가 필요로하는 의사 결정에 대한 큰 그림을 제공하기에 적합하지 않습니다.

그래서 우리 팀이 국제 뇌 연구소를 구성했습니다. Wellcome Trust와 The Simpsons Foundation (The Conversation US의 기금을 모으는 사람)의 지원을 받아, 우리는 똑같은 방식으로 많은 것을 연구하는 하나의 대규모 실험을 설계하여 큰 그림을 만들려고합니다 다른 두뇌 영역. 두뇌가 너무 복잡하기 때문에 각 뇌 영역을 전문으로하는 여러 실험실의 전문 지식이 필요합니다. 그러나 우리는 서로 다른 그림들을 하나로 모을 수 있도록 같은 접근법을 조정하고 사용해야합니다.

우리는 21 과학자 팀을 구성하여 하나의 뇌에서 수십억 개의 뉴런이 함께 작동하여 의사 결정을 내리는 데 매우 긴밀히 협력 할 것입니다. 대략 동일한 게임에 종사하는 동물의 뉴런 활동을 측정하여 12 개의 실험실에 대해 각각 하나의 큰 실험에 참여하게됩니다. 우리 팀원은 각 동물의 두뇌에있는 수백 개의 뉴런에서 활동을 기록합니다. 우리는 함께 분석 할 수있는 수만 개의 연결 기록을 수집 할 것입니다.

간단하게

실제 의사 결정에서, 당신은 많은 정보 조각들을 결합하고 있습니다. 당신의 감각 신호, 보람있는 것에 대한 당신의 내부 지식, 위험한 것. 그러나 실험실 환경에서이를 구현하는 것은 상당히 어렵습니다.

우리는 쥐의 자연적인 수렵 경험을 재현하기를 희망합니다. 실생활에서는 동물이 먹을 것을 찾는 세계를 항해 할 때 동물이 취할 수있는 많은 경로가 있습니다. 음식이 보람 있기 때문에 음식을 찾고 싶습니다. 그것은 "오, 저기에 크리켓이 보인다!"와 같은 들어오는 감각 단서를 사용합니다. 동물은 이것을 보상의 기억과 결합시킬 것입니다. "이 지역은 무성한 베리 수풀을 가지고 있습니다. 어제부터 기억합니다. 아니면 거기에 갈 것인가? "아니면 지난 번에 고양이가 있었으므로 그 지역을 피하는 것이 좋을 것"이라고 말했다.

처음에는 International Brain Laboratory에 사용하는 설정이 전혀 자연스럽지 않게 보입니다. 마우스에는 의사 결정을보고하는 데 사용하는 작은 장치가 있습니다. 실제로는 레고 세트의 휠입니다. 예를 들어, 수직 격자의 이미지를보고 이미지가 가운데에 맞춰질 때까지 휠을 돌리면 보상을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 환경을 탐구하고, 보상을 찾고, 감각 신호와 사전 지식을 이용하여 어떤 식량을 구하는가를 생각한다면이 간단한 레고 휠 활동은 그 본질을 포착합니다.

우리는 재미있는 신경 계산에 대한 통찰력을주기에 충분할 정도로 복잡한 행동을하는 것과 많은 실험 실험실에서 같은 방식으로 구현할 수있을 정도로 단순한 것 사이의 균형을 고려해야했습니다. 우리가 겪은 균형은 개별 동물이 각기 다른 단계의 훈련을 달성 할 때 단순 해지고 더 복잡 해지는 의사 결정 과제였습니다.

동물들이 자발적인 움직임을 만들고있는 가장 단순하고 초기 단계에서도 우리는 보상을 수확 할시기를 결정하고 있습니다. 우리가 훨씬 더 멀리 나아갈 수있을 것이라고 확신합니다. 그러나 그것이 우리가 얻는 한 멀리까지, 이처럼 간단한 행동 동안 뇌 전체에서 신경 측정을하는 것은 매우 흥미로울 것입니다. 우리는 뇌에서 어떤 일이 발생 하는지를 당신이 결정할 때 어떻게되는지, 그리고 그 행동을 어떻게 수행 하는지를 모른다. 동물이 자발적으로 가서 보상을 받기로 결정하기 바로 직전에 뇌 전체에서 신경 측정을하면 큰 발전이 될 것입니다.

저자에 관하여

Anne Churchland, 신경 과학 부교수, 콜드 스프링 하버 실험실

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