Illustration eines Neurons. (KTSDesign/Science Photo Library/Getty Images) Bei der Abwägung jeder Entscheidung geht es darum, die daraus resultierenden Konsequenzen zu berücksichtigen, und Wissenschaftler haben jetzt Neuronen im Gehirn identifiziert, die die Ergebnisse von Handlungen zu kodieren scheinen, sodass sie richtig bewertet werden können.
Die Studie wurde an Mäusen durchgeführt, die Forscher gehen jedoch davon aus, dass sie auch auf das menschliche Gehirn übertragen werden könnte. Die Erkenntnisse bauen auf viele frühere Studien die eine Verbindung zwischen einem Teil des Gehirns namens gefunden haben Striatum und Entscheidungen, die die Bewertung von Ergebnissen beinhalten.
Hier untersuchte das Team die neuronale Aktivität im Zusammenhang mit Kosten-Nutzen-Entscheidungen, bei denen eine Aktion eine Mischung aus positiven und negativen Ergebnissen haben kann. Bei diesen Optionen, mit denen wir konfrontiert sind, besteht häufig ein Gleichgewicht zwischen Risiko und Ertrag, über das man nachdenken muss.
Während ihrer Experimente mit den Mäusen konnten die Forscher eine bestimmte Gruppe von Neuronen identifizieren, die bei diesen Entscheidungen aktiv wurden – und zwar insbesondere dann, wenn ein Verhalten zu einem unerwarteten Ergebnis führte: einem Zeichen der Anpassung.
„Ein Großteil dieser Gehirnaktivität dreht sich um überraschende Ergebnisse, denn wenn ein Ergebnis erwartet wird, gibt es wirklich nichts zu lernen.“ sagt der Neurowissenschaftler Bernard Bloem , ehemals am Massachusetts Institute of Technology (MIT).
„Wir sehen, dass es eine starke Kodierung sowohl unerwarteter Belohnungen als auch unerwarteter negativer Ergebnisse gibt.“
Im Verlauf der Studie wurden Mäuse darauf trainiert, ein Rad nach links oder rechts zu drehen. Jede Runde würde zu einer Mischung aus einem positiven Ergebnis (ein Tropfen zuckerhaltiges Wasser) und einem negativen Ergebnis (ein kleiner Luftstoß) führen.
Mit der Zeit lernten die Mäuse, die Belohnung zu maximieren und die Luftstöße zu minimieren. Die Wahrscheinlichkeiten jedes Ergebnisses wurden jedoch von den Forschern ständig verändert, was die Mäuse dazu zwang, ihr Verhalten immer wieder anzupassen.
Striosomen in Rot erscheinen und verschwinden im Striatum. (Bloem et al, Nature Communications, 2022)
Die anschließende Gehirnaktivität, die in den Striosomen – Neuronenclustern im Striatum – aufgezeichnet wurde, variierte erwartungsgemäß je nachdem, ob die Handlungen „gut“ oder „schlecht“ waren. Allerdings bemerkten die Forscher auch viele der Neuronen, die die Beziehung zwischen Handlungen und beiden Arten von Ergebnissen kodieren.
Stärkere Reaktionen wurden beobachtet, wenn das Unerwartete geschah – wenn eine Radumdrehung zu einem anderen Ergebnis führte als beim vorherigen Mal. Die Wissenschaftler glauben, dass diese „Fehlersignale“ dem Gehirn helfen zu entscheiden, wann es Zeit ist, seine Herangehensweise an eine Aufgabe zu ändern.
„Die Striosomen scheinen hauptsächlich zu verfolgen, was die tatsächlichen Ergebnisse sind“, sagt Blume . „Die Entscheidung, ob eine Aktion ausgeführt werden soll oder nicht, die im Wesentlichen die Integration mehrerer Ergebnisse erfordert, findet wahrscheinlich irgendwo weiter unten im Gehirn statt.“
Frühere Forschung hat Striosomen mit Nachrichten verknüpft, die an andere Teile des Gehirns gesendet werden – beispielsweise Nachrichten darüber, wie Bewegungen geplant werden sollen oder wann Dopamin, die Belohnungschemikalie des Gehirns, produziert werden muss. Sie sind von wesentlicher Bedeutung für Entscheidungen darüber, ob gehandelt werden soll oder nicht, und für alle daraus resultierenden Belohnungen.
Aber da einige der „Entscheidungs“-Neuronen sowohl gute als auch schlechte Ergebnisse liefern, ist es leicht zu erkennen, wie der Prozess schief gehen könnte.
„Unsere Fähigkeit, unsere Bewegungen oder unsere Gedanken auf das zu übertragen, was wir als normal bezeichnen, hängt von diesen Unterscheidungen ab, und wenn sie verschwimmen, ist das ein echtes Problem.“ erklärt MIT neuroscientist Ann Graybiel.
Dies könnte der Grund für neuropsychiatrische Störungen sein, einschließlich Angstzuständen Depression , wo leichte Störungen in den von den Forschern identifizierten neuronalen Netzen auf der einen Seite der Skala zu impulsiver Entscheidungsfindung und auf der anderen Seite zu Lähmung durch Unentschlossenheit führen können.
Wenn unser Gehirn nicht weiß, was „gut“ und was „schlecht“ ist, kann das auch dazu führen, dass wir Entscheidungen treffen, die schlecht für uns sind. Ein besseres Verständnis der Funktionsweise dieser neuronalen Aktivität könnte möglicherweise die Behandlung solcher Erkrankungen verbessern.
Die Forschung könnte auch hilfreich sein, um die Entscheidungen zu verstehen, die wir alle jeden Tag treffen, etwa ob wir Eis statt einer gesünderen Wahl essen oder nicht: Es gibt eine kurzfristige Belohnung in Bezug auf die Süße, aber möglicherweise einen längerfristigen Nachteil es kommt auf Gewicht und Fitness an.
„Von der Wertperspektive her können [diese beiden Ergebnisse] als gleich gut angesehen werden.“ sagt Blume .
„Was wir herausgefunden haben, ist, dass das Striatum auch weiß, warum diese gut sind, und es weiß, welche Vorteile und welche Kosten sie jeweils haben.“ „In gewisser Weise spiegelt die Aktivität dort viel mehr über das mögliche Ergebnis wider als nur die Wahrscheinlichkeit, dass Sie sich dafür entscheiden.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Naturkommunikation .