A spiking Basal Ganglia model of synchrony, exploration and decision making.

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

Optimum bir karar vermek için mevcut tüm seçenekleri tartmamız, bunları mevcut hedefle karşılaştırmamız ve en ödüllendirici olanı seçmemiz gerekir. Duruma bağlı olarak optimal bir karar, Basal Ganglia'nın (BG) anahtar bir sinir substratı olarak kabul edildiği "keşfetmek" veya "patlamak" veya "herhangi bir eylemde bulunmamak" olabilir. BG fonksiyonunun bu klasik resmini genişletmek amacıyla, daha önce BG'nin Dolaylı Yol Yolu'nun (IP) keşif için subkortikal substrat olabileceğini varsaymıştık. Bu çalışmada, araştırmayı BG'deki senkronizasyon seviyelerine (Parkinson hastalığında titreme için nöral bir işaret olan) ilişkilendirmek için bir spiring ağ modeli inşa ediyoruz. Sub Thalamic Nucleus (STN), Globus Pallidus externus (GPe) ve Globus Pallidus internus (GPi) gibi anahtar BG çekirdekleri İzhikevich spiring nöronları olarak modellenirken, Striatal çıktı Poisson sivri uçları olarak modellendi. Model, ödül tahmini hatasını temsil eden dopamin sinyali ile takviye öğrenme çerçevesine yerleştirilir. Modeli iki karar verme görevine uyguluyoruz: ikili bir eylem seçimi görevi (Humphries et al., 2006 tarafından kullanılana benzer) ve n-silahlı bir haydut görevi (Burdaud et al., 2008). Model, keşif seviyelerinin STN-GPe devresindeki senkronizasyon seviyelerini de etkileyen STN'nin yanal bağlantı gücü tarafından kontrol edilebileceğini göstermektedir. STN'nin yanal gücündeki bir artış, Parkinson hastalarında azalmış keşif seviyelerinin olası açıklaması olarak düşünülebilecek keşiflerde bir azalmaya yol açtı. Simülasyonlarımız ayrıca, IP'nin tamamen kaldırılmasında, modelin yalnızca Go ve No-Go davranışlarını sergilediğini ve böylece IP'nin keşifteki önemli rolünü gösterdiğini göstermektedir. Modelimiz senkronizasyon, eylem bölümü ve keşif davranışı için birleşik bir hesap sağlar.

Özgün kaynak özetini okuyun

To make an optimal decision we need to weigh all the available options, compare them with the current goal, and choose the most rewarding one. Depending on the situation an optimal decision could be to either "explore" or "exploit" or "not to take any action" for which the Basal Ganglia (BG) is considered to be a key neural substrate. In an attempt to expand this classical picture of BG function, we had earlier hypothesized that the Indirect Pathway (IP) of the BG could be the subcortical substrate for exploration. In this study we build a spiking network model to relate exploration to synchrony levels in the BG (which are a neural marker for tremor in Parkinson's disease). Key BG nuclei such as the Sub Thalamic Nucleus (STN), Globus Pallidus externus (GPe) and Globus Pallidus internus (GPi) were modeled as Izhikevich spiking neurons whereas the Striatal output was modeled as Poisson spikes. The model is cast in reinforcement learning framework with the dopamine signal representing reward prediction error. We apply the model to two decision making tasks: a binary action selection task (similar to one used by Humphries et al., 2006) and an n-armed bandit task (Bourdaud et al., 2008). The model shows that exploration levels could be controlled by STN's lateral connection strength which also influenced the synchrony levels in the STN-GPe circuit. An increase in STN's lateral strength led to a decrease in exploration which can be thought as the possible explanation for reduced exploratory levels in Parkinson's patients. Our simulations also show that on complete removal of IP, the model exhibits only Go and No-Go behaviors, thereby demonstrating the crucial role of IP in exploration. Our model provides a unified account for synchronization, action section, and explorative behavior.

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.