The mesencephalic locomotor region shapes decision-making during movement
Diese Studie zeigt, dass die mesencephalische Lokomotionsregion (MLR) die Entscheidungsfindung während der Bewegung aktiv gestaltet, indem sie multiplexierte Motor- und Entscheidungsvariablen kodiert, die Evidenzakkumulation vorantreibt und die Go-Entscheidungswahrscheinlichkeit kausal beeinflusst.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Jeden Tag treffen wir Entscheidungen, während sich unsere Körper in Bewegung befinden. Ein Läufer entscheidet, ob er sprintet oder langsamer wird, basierend auf dem Gelände; ein Vogel passt seinen Flugpfad an, während er Zweigen ausweicht. Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass das Gehirn diese zwei Aufgaben – Bewegen und Entscheiden – als getrennte Funktionen behandelte. Ein Teil des Gehirns würde die Schritte berechnen, während ein anderer, höher gelegener Teil die Optionen abwägen und die Entscheidung treffen würde. Neue Forschungen legen jedoch nahe, dass diese Trennung eine Illusion ist. In der Natur sind Bewegung und Entscheidungsfindung tief miteinander verwoben und aktualisieren sich ständig gegenseitig. Um zu verstehen, wie das funktioniert, haben Forscher ihre Aufmerksamkeit auf ein kleines, uraltes Gebiet in der Mitte des Gehirns gerichtet, die mesencephalische Lokomotionsregion. Dieses Gebiet ist als der Motor für die Bewegung bekannt, aber eine aktuelle Studie zeigt, dass es auch eine entscheidende Rolle dabei spielt, wie wir denken und wählen, während wir uns in Bewegung befinden.
Ein Team von Wissenschaftlern am Korea Institute of Science and Technology ging mit der Idee an die Arbeit, diese mithilfe von Mäusen zu testen. Sie platzierten die Tiere auf einem Laufband und trainierten sie darauf, auf bestimmte Töne zu hören. Wenn sie einen hochfrequenten Ton hörten, sollten sie an einer Wasserstelle lecken, um eine Belohnung zu erhalten. Wenn sie einen tieffrequenten Ton hörten, mussten sie stillhalten, um einen Luftstoß zu vermeiden. Der Clou war, dass die Mäuse frei waren, in der Geschwindigkeit zu laufen, die sie wollten, bevor der Ton ertönte. Die Forscher wollten sehen, ob die Gehgeschwindigkeit die Art und Weise veränderte, wie die Mäuse ihre Entscheidungen trafen. Sie fanden heraus, dass dies der Fall war. Wenn die Mäuse langsam gingen, entschieden sie schneller, ob sie lecken oder stillhalten sollten. Wenn sie schnell liefen, verlangsamte sich ihre Reaktion, und sie waren weniger wahrscheinlich bereit zu handeln, selbst wenn sie wussten, dass sie es sollten. Die Geschwindigkeit ihrer Beine formte direkt die Geschwindigkeit und Gewissheit ihrer Gedanken.
Um herauszufinden, warum das geschah, setzte das Team winzige Elektroden in die mesencephalische Lokomotionsregion ein, um den elektrischen Signalen einzelner Gehirnzellen zuzuhören. Sie entdeckten, dass diese Zellen nicht nur Schritte zählten. Stattdessen konnte eine einzelne Zelle gleichzeitig auf die Geschwindigkeit, mit der die Maus rannte, den Ton des Klangs und die Erwartung einer Belohnung reagieren. Es war, als würde die Zelle gleichzeitig ein Gespräch über die Bewegung des Körpers und die Entscheidung des Geistes führen. Die Forscher nutzten Computermodelle, um diese Zellen basierend auf ihren Aktivitätsmustern in Gruppen einzuteilen. Sie fanden spezifische Zellgruppen, die am aktivsten waren, direkt nachdem der Ton ertönt war, aber bevor die Maus ihre Bewegung ausführte. Diese Gruppen schienen Beweise zu sammeln, den Klang gegen die Erinnerung an vergangene Belohnungen abzuwägen und zu entscheiden, was als Nächstes zu tun ist.
Die Studie ging noch weiter, um zu beweisen, dass diese Zellen den Prozess nicht nur beobachteten, sondern ihn tatsächlich steuerten. Die Wissenschaftler verwendeten eine Technik, um nur jene Zellen zu markieren, die während dieser kritischen Denkphase aktiv waren. Dann nutzten sie Licht, um diese spezifischen Zellen vorübergehend stummzuschalten, während die Mäuse ihre Entscheidungen trafen. Wenn diese Zellen ausgeschaltet wurden, wurden die Mäuse zögerlich. Sie waren viel weniger wahrscheinlich bereit, die „Geh“-Entscheidung zu treffen, um für eine Belohnung zu lecken, und wenn sie sich entschieden zu handeln, dauerte es länger. Dies bestätigte, dass diese spezifischen Zellen für den Entscheidungsprozess selbst notwendig sind. Die Forscher untersuchten auch die chemische Zusammensetzung dieser Zellen und fanden heraus, dass sie größtenteils nicht der Typ von Zellen waren, die normalerweise die Bewegung kontrollieren. Stattdessen waren sie eine Mischung aus anderen Typen, was darauf hindeutet, dass das Gehirn eine vielfältige Gruppe von Zellen nutzt, um die komplexe Aufgabe des Entscheidens während der Bewegung zu bewältigen.
Die Ergebnisse legen nahe, dass die mesencephalische Lokomotionsregion mehr als nur ein Schalter für das Gehen ist. Sie fungiert als eine Brücke, an der der physische Zustand des Körpers auf den mentalen Prozess der Wahl trifft. Wenn ein Tier sich schnell bewegt, scheint diese Region die Rate, mit der Informationen gesammelt werden, zu verlangsamen, was zu vorsichtigeren und langsameren Entscheidungen führt. Wenn das Tier sich langsam bewegt, werden die Informationen effizienter gesammelt, was zu schnelleren Entscheidungen führt. Diese Entdeckung verändert unseren Blick auf die Organisation des Gehirns. Sie zeigt, dass die Entscheidungsmechanik nicht isoliert in einem hohen Turm des Gehirns existiert, sondern in die sehr Schaltkreise eingebettet ist, die unsere Muskeln steuern. Dies hilft zu erklären, warum es manchmal schwieriger ist, klar zu denken, wenn wir eilen, und warum das Verlangsamen unseres Körpers uns manchmal helfen kann, schneller zu denken. Die Studie liefert ein klares Bild davon, wie das Gehirn das Gefühl der Bewegung mit dem Akt der Wahl integriert, und zeigt auf, dass wir, um zu verstehen, wie wir entscheiden, zuerst verstehen müssen, wie wir uns bewegen.
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