A számítógépes modell magyarázza a skizofrénia megváltozott döntéshozatalát

A tudósok egy olyan számítógépes „agyi áramkört” vagy mesterséges ideghálózatot építettek, amely tükrözi az emberi döntéshozatali folyamatokat és rávilágít arra, hogy miként változhatnak az áramkörök pszichiátriai betegségek esetén.

számítógépes

A modell azonosítja a skizofréniában általában megfigyelhető károsodott döntéshozatal lehetséges mechanizmusát, amely magában foglalja az agy molekuláinak csökkent aktivitását, az úgynevezett NDMA receptorokat. Ezek az eredmények új betekintést nyújtanak, amely tájékoztatást adhat a neuropszichiátriai állapotok jövőbeni kezelésének fejlesztéséről.

"A pszichiátria egyik fő kihívása az agy idegszinapszisaiban bekövetkező változások összekapcsolása azokkal a kognitív folyamatokkal, amelyek olyan rendellenességek tüneteit okozzák, mint a skizofrénia" - magyarázza Dr. Sean Cavanagh vezető szerző, aki az UCL Queen Square MBPhD hallgatója. Neurológiai Intézet, London, Egyesült Királyság. "Az agyi áramkörök számítógépes modellezése pótolhatja ezeket a hiányosságokat. Az áramkör modelljének szinapszis szinten történő megváltoztatásával előre jelezheti az idegaktivitást és a viselkedést, majd ezeket kísérletileg tesztelheti."

A csapat felépített egy modellt, amely reprodukálja, hogy az agy hogyan gyűjti a bizonyítékokat és döntést hoz. Azok a típusú döntések érdekelték őket, amelyek több információ egyesítésével jártak. Például annak eldöntésekor, hogy hol indulunk nyaralni, össze kell kapcsolnunk a sok tényezőre vonatkozó információkat, ideértve a költségeket, az időjárást és a kulturális tapasztalatokat. Kezdetben a csapat azt akarta megtudni, hogy számítógépes modelljük ugyanazt a döntéshozatali elfogultságot mutatta-e, amelyet az egészséges emberek mutatnak az efféle választásokon, az úgynevezett „variancia-elfogultságnak”. Ez leírja, hogy az emberek általában változóbb bizonyítékokkal választanak opciókat. Például egy nyaralás megtervezésekor és két lehetőség előtt állva az emberek általában inkább egy olyan ünnepet részesítenek előnyben, amely egyik vonzerője nagyon vonzó, a másikban viszont kevésbé (drága ár, de kiváló időjárás), összehasonlítva egy másik nyaralással, amely mindenütt közepes. tulajdonságok (elfogadható ár és elfogadható időjárás).

A kutatók azzal kezdték, hogy két makákómajom számára meghatározták a döntéshozatali feladatot, és rögzítették viselkedésük mintáját. A majmoknak két, nyolc rúdból álló sorozatot mutattak be, az egyiket a számítógép képernyőjének mindkét oldalán, és nekik kellett eldönteniük, melyik oldalon van a magasabb átlagos magasság. A majmok közel 30 000 információ alapján döntöttek, és a kutatók tanulmányozták az időzítés és a bizonyítékok változékonyságának a majmok választására gyakorolt ​​hatását. Megállapították, hogy az emberekhez hasonlóan a majmok is inkább a bizonyítékokon keresztül nagyobb változatossággal rendelkező lehetőségeket választották.

A preferencia hátterében álló agyi folyamatok feltárása érdekében a csapat számítógépes áramköri modellt épített. Ez a modell a gerjesztő idegsejtek (neuronok) két csoportját foglalja magában, amelyek a jobb vagy a bal oldali opcióhoz vannak hozzárendelve, így az egyik csoportban végzett magas aktivitás jelzi az opció felé történő döntést. A neuronok mindkét csoportja összekapcsolódik a gátló neuronokkal is, amelyek ellensúlyozzák és kiegyensúlyozzák az ingerlő neuronok aktivitását. Ezután az áramkört ugyanazokkal a döntési feladatokkal tesztelték, mint a majmokat, és kimutatták, hogy képes ugyanazon elfogultságot reprodukálni, amelyet a majmok használtak (és amelyeket az emberek használnak) a döntések meghozatalához.

Annak megértése érdekében, hogy ezek a döntési folyamatok hogyan károsodhatnak neuropszichiátriai betegségek esetén, mint például a skizofrénia, a csapat csökkentette az összes gerjesztő és gátló csoport neuronjait összekötő szinaptikus NMDA receptorok aktivitását. Megállapították, hogy a modellben a döntéshozatali teljesítmény az gerjesztés és a gátlás egyensúlyától függ, amit viszont a két neuroncsoport NDMA receptorainak relatív változásai befolyásoltak.

A ketaminról ismert, hogy blokkolja az NDMA receptorokat, és a skizofrénia kísérleti modelljeként használják, mivel átmenetileg reprodukálja a skizofrénia számos tünetét egészséges emberben. Annak tesztelésére, hogy a modellből származó jóslatok összhangban voltak-e a viselkedésbeli változásokkal, a csapat megvizsgálta a ketamin hatásait a majmok döntéshozatalában. Bár a majmok a ketamin után kevésbé lettek pontosak a döntéshozatalban, megtartották ugyanezt a variancia-előítéletet. A számítógépes modellben ez a változás a döntéshozatali magatartásban összhangban volt az alacsonyabb gerjesztés/gátlás egyensúlyával.

Összességében ez azt sugallja, hogy a skizofrénia és más rendellenességek esetében a döntési magatartás változásai az izgató idegsejteken lévő NMDA-receptorok aktivitásának csökkenéséből fakadhatnak. A csapat reméli, hogy ez a meglátás előkészítheti az utat az új kezelések kidolgozása előtt.

"A döntéshozatali torzítások a normális viselkedés vagy a neuropszichiátriai tünetek hátterében lévő hiányosságok lehetnek" - vonja le a tanulmányt Steve Kennerley, az UCL Queen Square Neurológiai Intézetének kognitív idegtudományi professzora. "A neurológiai betegségek mechanisztikus számláinak kidolgozása nagyon kihívást jelent, jól megtervezett kísérleti feladatokat, normális vagy kóros neurológiai csoportokat és számítási modellezést igényel. Ez a tanulmány csak az Oxfordi Egyetemmel (Dr. Laurence Hunt) és a Yale Egyetemmel (Dr. Norman Lam; John Murray professzor). Eredményeink olyan áramköri szintű mechanizmust biztosítanak, amely áthidal a szinaptikus és a viselkedési szint között neuropszichiátriai rendellenességekben, ahol a döntéshozatal torzításai kiemelkedőek. "