DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-024-01839-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39762657
تاريخ النشر: 2025-01-06
المؤلف: Thomas W. Elston وآخرون
الموضوع الرئيسي: الذاكرة والآليات العصبية
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام قردين من نوع ريسوس ذكرين، بعمر 8 و 4 سنوات ووزن 11 كجم و 9 كجم على التوالي، كمواضيع تجريبية. جميع الإجراءات التزمت بإرشادات المجلس الوطني للبحوث وحصلت على موافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوانات في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. تم وضع المواضيع في كرسي قردة، وتم مراقبة حركات أعينهم باستخدام نظام تتبع بالأشعة تحت الحمراء (SR Research).
تم إدارة عرض المحفزات وظروف السلوك من خلال صندوق أدوات NIMH MonkeyLogic. تم زرع غرف تسجيل أحادية الجانب جراحيًا لكل موضوع، مما يسهل الوصول إلى كل من الحصين (HPC) والقشرة الجبهية المدارية (OFC) لغرض الدراسة.
النتائج
في هذه الدراسة، تم تدريب قردين (الموضوعان K و D) لاختيار بين صور تنبؤية للمكافأة، مع اختلاف مقدار المكافأة بناءً على حالة المهمة. أظهر المواضيع دقة عالية في اختياراتهم عبر كلتا حالتي المهمة، حيث حقق الموضوع K دقة 98% في الحالة A و 95% في الحالة B، بينما سجل الموضوع D 95% في الحالة A و 93% في الحالة B. كشفت تحليلات الانحدار أن كلا الموضوعين استجابا بشكل أسرع عندما كانت الفجوة بين الخيارات أكبر، حيث أظهر الموضوع K أوقات قرار أسرع في الحالة B مقارنة بالحالة A (β = -14، P = 0.002)، بينما لم تتأثر أوقات قرار الموضوع D بشكل كبير بحالة المهمة (β = -4.6، P = 0.07).
تشير النتائج إلى أن كلا القردين قاموا بتحديث قيم خياراتهم بناءً على حالة المهمة المحددة، مستخدمين هذه التقييمات المرنة لتوجيه استجاباتهم. ومن الجدير بالذكر أن أوقات القرار لم تتأثر بموقع الخيار الأفضل، وأظهر كلا الموضوعين استجابات أسرع للخيارات ذات القيمة الأعلى خلال تجارب الاختيار الإجباري، مع ميل للاستجابة بشكل أسرع في الحالة A مقارنة بالحالة B. بشكل عام، تؤكد النتائج على كفاءة القردة في تعديل استراتيجيات اتخاذ القرار وفقًا لسياق المهمة.
المناقشة
تبحث الدراسة في ترميز معلومات الحالة والقيمة في الحصين (HPC) والقشرة الجبهية المدارية (OFC) خلال مهمة اتخاذ قرار تعتمد على الحالة. تكشف الدراسة عن انفصال وظيفي بين المنطقتين: حيث ترمز خلايا HPC بشكل أساسي إلى معلومات الحالة خلال فترة الحالة، بينما ترمز خلايا OFC إلى القيم المعتمدة على الحالة خلال فترة الاختيار. تشير تحليلات الانحدار إلى أن خلايا HPC ترمز بشكل أساسي إلى القيمة بشكل مستقل عن الحالة، بينما ترمز خلايا OFC إلى التفاعل بين الحالة والقيمة، مما يشير إلى أن ترميز القيمة في OFC أكثر مرونة ويعتمد على السياق. بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الدراسة تحليلات هندسية وتحليلات فك الترميز لإظهار أن تمثيلات القيمة في كلا المنطقتين متشابهة عبر حالات المهمة، على الرغم من أن درجة المحاذاة أكبر بكثير في HPC مقارنة بـ OFC.
تسلط النتائج أيضًا الضوء على دور تذبذبات ثيتا في تسهيل الاتصال بين HPC و OFC. تصل ذروة تماسك ثيتا بعد بدء إشارات الحالة وخيارات الاختيار، مع تأثير اتجاهي أقوى من HPC إلى OFC، مما يدعم فكرة أن HPC ينقل معلومات الحالة إلى OFC من أجل التقييم واتخاذ القرار. تختتم الدراسة بأن HPC و OFC يعملان معًا، حيث يقوم HPC بترميز حالات المهمة و يستخدم OFC هذه المعلومات لإبلاغ الخيارات المعتمدة على القيمة، مما يعزز مرونة اتخاذ القرار في السياقات المتغيرة. يبرز هذا تقسيم العمل أهمية الديناميات التذبذبية في الاتصال بين المناطق والآثار المحتملة لفهم الاضطرابات النفسية العصبية التي تتميز باضطراب الاتصال بين HPC و OFC.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-024-01839-5
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39762657
Publication Date: 2025-01-06
Author(s): Thomas W. Elston et al.
Primary Topic: Memory and Neural Mechanisms
Methods
In this study, two male rhesus macaques, aged 8 and 4 years and weighing 11 kg and 9 kg respectively, were utilized as experimental subjects. All procedures adhered to the National Research Council guidelines and received approval from the Animal Care and Use Committee at the University of California, Berkeley. The subjects were positioned in a primate chair, and their eye movements were monitored using an infrared tracking system (SR Research).
Stimulus presentation and behavioral conditions were managed through the NIMH MonkeyLogic toolbox. Each subject had unilateral recording chambers surgically implanted, facilitating access to both the hippocampus (HPC) and orbitofrontal cortex (OFC) for the purpose of the study.
Results
In this study, two monkeys (subjects K and D) were trained to choose between reward-predictive pictures, with the reward amount varying based on the task state. The subjects demonstrated high accuracy in their choices across both task states, with subject K achieving 98% accuracy in state A and 95% in state B, while subject D scored 95% in state A and 93% in state B. Regression analyses revealed that both subjects responded more quickly when the difference between the options was larger, with subject K showing faster decision times in state B compared to state A (β = -14, P = 0.002), whereas subject D’s decision times were not significantly influenced by the task state (β = -4.6, P = 0.07).
The results indicate that both monkeys effectively updated the values of their choice options based on the cued task state, utilizing these flexible valuations to guide their responses. Notably, decision times were unaffected by the location of the best option, and both subjects exhibited faster responses for higher-value options during forced choice trials, with a tendency to respond more quickly in state A than in state B. Overall, the findings underscore the monkeys’ proficiency in adapting their decision-making strategies according to the task context.
Discussion
The research investigates the encoding of state and value information in the hippocampus (HPC) and orbitofrontal cortex (OFC) during a state-dependent decision-making task. The study reveals a functional dissociation between the two regions: HPC neurons predominantly encode state information during the state epoch, while OFC neurons encode state-dependent values during the choice epoch. Regression analyses indicate that HPC neurons primarily encode value independently of state, whereas OFC neurons encode the interaction between state and value, suggesting that the OFC’s value coding is more flexible and context-dependent. Additionally, the study employs geometric and decoding analyses to demonstrate that value representations in both areas are isomorphic across task states, although the degree of alignment is significantly greater in the HPC than in the OFC.
The findings also highlight the role of theta oscillations in facilitating communication between the HPC and OFC. Theta coherence peaks after the onset of state cues and choice options, with stronger directional influence from the HPC to the OFC, supporting the notion that the HPC relays state information to the OFC for valuation and decision-making. The study concludes that the HPC and OFC work in concert, with the HPC encoding task states and the OFC utilizing this information to inform value-based choices, thereby enhancing the flexibility of decision-making in changing contexts. This division of labor underscores the importance of oscillatory dynamics in interareal communication and the potential implications for understanding neuropsychiatric disorders characterized by disrupted HPC-OFC connectivity.