Вычислительный механизм отложенных решений.

Процесс принятия решений на основе восприятия может включать сравнение нескольких стимулов, возникающих одновременно или последовательно. В зависимости от требований окружающей среды, реакция дается немедленно или откладывается. Хорошо известной парадигмой исследований в области принятия решений является сравнение двух вибротактильных стимулов (f1, f2), прикладываемых к кончикам пальцев, с фиксированным периодом задержки между ними. Для выполнения этой когнитивной задачи испытуемому необходимо сохранить информацию о первом стимуле, f1, в рабочей памяти и сравнить ее со вторым, f2, чтобы принять решение о том, является ли f1<f2 или f1> f2. Далее ему необходимо сохранить в рабочей памяти свой соответствующий ответ. В соответствии с этим Лемус и др. (2) ввели дополнительную задержку между вторым стимулом и реакцией субъекта. Эта новая операция требует, чтобы испытуемый сохранял соматосенсорную информацию, решение и / или реакцию в рабочей памяти в течение этого второго периода задержки.  Мы проанализировали нейроны, зарегистрированные в медиальной премоторной коре у обезьян во время выполнения вышеупомянутой задачи. Мы обнаружили, что некоторые нейроны кодируют ответ только в два периода: после второго стимула (f2) и когда требуется ответ, через 3 секунды. Более того, эти нейроны проявляют релевантную активность только в эти периоды.

В настоящей работе мы исследовали механизмы, которые позволяют нейронам кодировать информацию об ответе. Для этой цели мы используем анализ взаимной информации (MI), чтобы декодировать информацию, передаваемую частотой срабатывания. Мы измерили разницу между следующими двумя переменными: частотой стрельбы и поведенческой реакцией (f1<f2 или f1> f2), полученной в конце испытания. Мы обнаружили, что для 157 нейронов (18,1% из 867) ИМ становится значимым во время второго стимула (f2), он исчезает в течение периода после f2 и снова становится значимым во время ответа. Наша гипотеза заключается в том, что этот конкретный паттерн обусловлен сочетанием отношения сигнал/шум в скоростях, что делает невозможным декодирование информации, содержащейся в скоростях, в период задержки отложенного ответа после f2.

Мы предполагаем, что нейроны могут использовать синаптическую поддержку, позволяющую им удерживать информацию в течение периода памяти с отложенным ответом. Здесь мы представляем биофизически реалистичную модель принятия решений с синаптической фасилитацией (3), расширенную для учета активности в период отсроченного реагирования. Мы используем нейроны типа «интегрируй и запускай» с тремя типами рецепторов, опосредующих синаптические токи: возбуждающие повторяющиеся постсинаптические токи опосредуются AMPA (быстрыми) и NMDA (медленными) рецепторами, а ингибирующие повторяющиеся постсинаптические токи как к возбуждающим, так и к тормозящим нейронам опосредуются ГАМК-рецепторами. Внешние возбуждающие повторяющиеся постсинаптические токи, вводимые в сеть, управляются только AMPA-рецепторами.

Результаты показывают, что сеть способна моделировать эту нейронную активность, используя механизм синаптической фасилитации. После периода принятия решения сеть способна запоминать реакцию, несмотря на низкий уровень срабатывания в период отложенного ответа, и восстанавливать память, проявляющуюся в высокой скорости срабатывания, когда неспецифический стимул подается непосредственно перед тем, как требуется ответ. Таким образом, механизм синаптической фасилитации может реализовать механизм отложенных решений, который может быть правильным даже при незначительном возбуждении нейронов в течение периода задержки перед отложенным решением.

Список литературы

1. Эрнандес А., Салинас Е., Гарсия Р., Ромо Р.: Дискриминация в смысле трепетания: новые психофизические измерения у обезьян.

2. Лемус Л., Эрнандес А., Луна Р., Зайнос А., Начер В., Ромо Р.: Нейронные корреляты отчета об отложенном решении. Труды Национальной академии наук.

3. Деко Дж., Роллс и др., Ромо Р. Синаптическая динамика и принятие решений. Труды Национальной академии наук.