NeuralCipher Araştırma özeti
Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by
Bazal gangliyon (BG), serebral korteksin derinliklerinde bulunan ve ödüllendirilmiş eylemlerin öğrenilmesi ve seçilmesinde yer alan bir çekirdek koleksiyonudur. Burada, bu işlevleri sağlayan BG mekanizmalarını analiz ettik. BG-thalamo-kortikal döngünün bir oran modelini uyguladık ve performansını standart bir eylem seçimi görevinde simüle ettik. Kortikostriyal sinapsların güçlenmesinin ödüllendirilmiş bir seçeneğin öğrenilmesini sağladığını gösterdik. Bununla birlikte, bu sinapslar daha sonra, prefrontal ve premotor kortikaller (PFC-PMC) arasındaki doğrudan bağlantılar Hebbian öğrenmesiyle güçlendiğinden gereksiz hale geldi. Ödülü daha önce ödüllendirilmemiş seçeneğe (geri dönüş) değiştirdikten sonra, BG yeni seçeneğe geçmekten yine sorumluydu. Kuvvetlendirilmiş doğrudan kortikal bağlantılar nedeniyle, sistem daha önce ödüllendirilmiş seçime önyargılıydı ve yeni seçimi kurmak daha fazla sayıda deneme gerektiriyordu. Fizyolojik araştırmalarla yönlendirilen modelimizi, hafif Parkinson ve Huntington hastalıklarının patolojik durumlarını yeniden üretmek için değiştirdik. Parkinson durumunda PMC aktivite seviyelerinin aşırı değişken hale geldiğini, bunun da BG-thalamo-kortikal döngüde ortaya çıkan salınımlardan kaynaklandığını bulduk. Model, ciddi öğrenme bozukluğunu yeniden üretti ve bunun bu salınımların yanı sıra azaltılmış bir ödül tahmini sinyalinden kaynaklandığını tahmin etti. Huntington eyaletinde, PFC-PMC bağlantılarının güçlenmesi daha iyi öğrenme üretti, ancak değiştirilmiş BG çıktısı, ödüllendirilen seçimlerin ifadesini bozdu. Bu, hiç bitmeyen bir keşif aşamasını andıran ödüllendirilmiş ve ödüllendirilmemiş seçimler arasında rastgele geçişle sonuçlandı. Diğer hesaplamalı çalışmalarla birlikte, sonuçlarımız, BG'nin daha önce öğrenilmiş eylemlerin uygulanmasında BG'nin kritik katılımı ile BG çıktısından sonra bu eylemlerin bozulmaması arasındaki belirgin çelişkiyi daha da uzlaştırır. lezyonlar veya derin beyin uyarımı. Kortiko-BG-talamo-kortikal döngünün sağlıklı koşullarda daha önce öğrenilmiş seçime uygun olduğunu tahmin ediyoruz, ancak hastalık durumlarındaki bu seçimleri engelliyor.
Özgün kaynak özetini okuyun
The basal ganglia (BG) is a collection of nuclei located deep beneath the cerebral cortex that is involved in learning and selection of rewarded actions. Here, we analyzed BG mechanisms that enable these functions. We implemented a rate model of a BG-thalamo-cortical loop and simulated its performance in a standard action selection task. We have shown that potentiation of corticostriatal synapses enables learning of a rewarded option. However, these synapses became redundant later as direct connections between prefrontal and premotor cortices (PFC-PMC) were potentiated by Hebbian learning. After we switched the reward to the previously unrewarded option (reversal), the BG was again responsible for switching to the new option. Due to the potentiated direct cortical connections, the system was biased to the previously rewarded choice, and establishing the new choice required a greater number of trials. Guided by physiological research, we then modified our model to reproduce pathological states of mild Parkinson's and Huntington's diseases. We found that in the Parkinsonian state PMC activity levels become extremely variable, which is caused by oscillations arising in the BG-thalamo-cortical loop. The model reproduced severe impairment of learning and predicted that this is caused by these oscillations as well as a reduced reward prediction signal. In the Huntington state, the potentiation of the PFC-PMC connections produced better learning, but altered BG output disrupted expression of the rewarded choices. This resulted in random switching between rewarded and unrewarded choices resembling an exploratory phase that never ended. Along with other computational studies, our results further reconcile the apparent contradiction between the critical involvement of the BG in execution of previously learned actions and yet no impairment of these actions after BG output is ablated by lesions or deep brain stimulation. We predict that the cortico-BG-thalamo-cortical loop conforms to previously learned choice in healthy conditions, but impedes those choices in disease states.
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.