De gehele hersenen betrokken bij besluitvorming: nieuwe inzichten uit muizenonderzoek aan UCL

AmsterdamWetenschappers van het Sainsbury Wellcome Centre aan UCL hebben ontdekt hoe sensorische input bij muizen wordt omgezet in motorische actie, waarbij verschillende hersengebieden betrokken zijn. Hun studie, gepubliceerd in Nature, toont aan dat besluitvorming door de hele hersenen plaatsvindt en wordt beïnvloed door leerprocessen. Ze gebruikten geavanceerde Neuropixels-sondes om de activiteit van honderden neuronen in verschillende hersengebieden te registreren terwijl muizen een taak uitvoerden waarbij beslissingen moesten worden genomen.

Uit dit onderzoek blijkt dat:

• Er is geen enkel hersengebied dat verantwoordelijk is voor het integreren van sensorische informatie.
• Neuronen die betrokken zijn bij besluitvorming zijn schaars, maar verspreid door de hele hersenen.
• Leren verandert de manier waarop zintuiglijke informatie in de hersenen wordt verwerkt en geïntegreerd.

De onderzoekers gebruikten Neuropixels-sondes om hersenactiviteit te meten van meer dan 15.000 cellen in 52 hersengebieden van getrainde muizen. Tijdens het experiment moesten de muizen stil blijven zitten en reageren op veranderende visuele patronen om een beloning te verkrijgen. Deze opzet stelde wetenschappers in staat om duidelijk onderscheid te maken tussen sensorische verwerking en motorische controle, en bood een gedetailleerd inzicht in beslissingsprocessen.

Onervaren muizen, die de taak nog niet hadden geleerd, gebruikten voornamelijk de visuele en enkele middenhersengebieden om visuele prikkels te verwerken. Getrainde muizen daarentegen toonden hersenactiviteit door de hele hersenen, wat aangeeft dat leren helpt om de mentale inspanning voor het nemen van beslissingen te verspreiden.

Deze studie heeft belangrijke implicaties. Het stelt de verouderde opvatting ter discussie dat bepaalde hersengebieden verantwoordelijk zijn voor specifieke taken. In plaats daarvan toont het aan dat de hersenen op een meer verbonden manier werken, waarbij meerdere gebieden samenwerken om informatie te verwerken en gedrag te sturen. Deze visie ondersteunt de theorie dat complexe taken worden beheerd door verschillende overlappende hersennetwerken om ervoor te zorgen dat de taken betrouwbaar en flexibel worden uitgevoerd.

De bevindingen kunnen de kunstmatige intelligentie revolutioneren door het ontwikkelen van flexibelere en gedistribueerde netwerken mogelijk te maken. Tegenwoordig vertrouwen AI-modellen meestal op gecentraliseerde systemen voor specifieke taken. Het nabootsen van de besluitvorming van het menselijk brein kan resulteren in AI's die beter omgaan met onzekere of veranderlijke gegevens.

Het onderzoek helpt ons te begrijpen hoe specifieke delen van de hersenen wat we waarnemen verbinden met hoe we handelen. Deze kennis is cruciaal voor het ontwikkelen van behandelingen voor hersenaandoeningen die invloed hebben op besluitvorming en sensorische verwerking.

Onderzoekers zijn van plan te bestuderen hoe neuronen in de loop van de tijd veranderen wanneer we leren. Tevens willen ze onderzoeken hoe verwachtingen onze verwerking van zintuiglijke informatie beïnvloeden met als doel beter te begrijpen hoe de hersenen als geheel beslissingen nemen.

Dit onderzoek verschaft ons een beter inzicht in hoe de hersenen op een flexibele en gedistribueerde manier beslissingen nemen. Bovendien opent het nieuwe mogelijkheden voor vooruitgang in zowel neurowetenschappen als kunstmatige intelligentie.