Verhaltenszustände können die Ausführung zielgerichteter sensomotorischer Aufgaben beeinflussen. Es ist jedoch unklar, wie veränderte neuronale sensorische Repräsentationen in diesen Zuständen mit der Aufgabenerfüllung und dem Lernen zusammenhängen.
Forscher aus der Universität Genf (UNIGE) und die EPFL haben gezeigt, wie Motivation die Hirnschaltkreise von Mäusen verändert, die die Sinneswahrnehmung steuern, bevor sie Entscheidungen treffen. Diese Studie erklärt, wie übermäßige oder unzureichende Motivation unsere Wahrnehmung und folglich unsere Entscheidungen beeinflussen kann.
In Zusammenarbeit mit dem Team von Professor Carl Petersen an der EPFL untersuchten Forscher die Rolle, die ein bestimmter innerer Zustand spielt – Motivation – in der Wahrnehmung und Entscheidungsfindung. Seit mehr als einem Jahrhundert ist bekannt, dass eine Beziehung zwischen Ursache und Leistung besteht. Zu viel oder zu wenig Motivation schadet der Leistung. Wie sich dies auf unsere neuronalen Schaltkreise auswirkt, bleibt jedoch unklar.
Sami El-Boustani, der Hauptautor der Studie, sagte: „Wir wollten beobachten, wie sensorische Informationen übermittelt werden Neuronen im Kortex wird durch den Grad der Motivation verändert und inwieweit letztere das Lernen und die Leistung bei einer Entscheidungsaufgabe beeinflussen kann.“
Die Studiengruppe erstellte ein Verhaltensparadigma unter Verwendung von Mäusen mit einem geregelten Wasserverbrauchsplan. Sie trainierten die Nagetiere zunächst darauf, zwei Schnurrhaare (A und B) zu verwenden, um auf taktile Eingaben zu reagieren, und eine Aktion (einen Ausguss lecken) ausschließlich mit Schnurrhaar A auszuführen, um einen Wassertropfen zu erhalten. Diese Mäuse reagierten nach diesem Training hauptsächlich auf die Stimulation von Schnurrbart A und demonstrierten ihre Fähigkeit, zwischen diesen beiden Empfindungen zu unterscheiden. Um den Drang der Nagetiere, sich an dem Experiment zu beteiligen, weiter zu modifizieren, führten die Forscher diese Tests mit zunehmend niedrigerem Durstniveau durch.
Die Leistung der Nagetiere war gering, wenn sie wirklich durstig und dementsprechend hochmotiviert waren. Sie leckten an der Tülle, ohne zwischen den erregten Schnurrhaaren zu unterscheiden. Ihre Vorgehensweise wurde jedoch ideal, als sie nur etwas durstig waren. Als Schnurrbart A aktiviert wurde, leckten sie hauptsächlich den Ausguss. Schließlich, wenn sie nicht besonders durstig waren, schnitten sie bei der Aufgabe wieder schlecht ab.
Giulio Matteucci, Postdoktorand im Labor von Sami El-Boustani und Erstautor der Studie, sagte: „Durch die Beobachtung der Aktivität neuronaler Populationen, die für Wahrnehmungsentscheidungen bei diesen Mäusen verantwortlich sind, entdeckten die Forscher, dass Neuronen in diesen Schaltkreisen mit elektrischen Signalen überflutet wurden, wenn Mäuse hypermotiviert waren. Umgekehrt waren die Signale bei geringer Motivation zu schwach. Hypermotivation führt zu einer starken Stimulation kortikaler Neuronen, was zu einem Präzisionsverlust bei der Wahrnehmung taktiler Reize führt.“
Im Gegensatz dazu wurde im Niedrigmotivationszustand die Genauigkeit der sensorischen Informationen wiederhergestellt, aber die Stärke des Signals war zu gering, um korrekt übertragen zu werden. Dadurch war auch die Wahrnehmung der Reize beeinträchtigt.
Carl Petersen, ordentlicher Professor am Brain Mind Institute der EPFL und Mitautor der Studie, sagte: „Diese Ergebnisse eröffnen neue Perspektiven. Sie zeigen auch, dass das Motivationsniveau nicht nur Auswirkungen hat Entscheidungsfindung sondern auch die Wahrnehmung sensorischer Informationen, die zur Entscheidung führen.“
„Diese Arbeit legt auch nahe, dass es notwendig ist, den Erwerb und den Ausdruck neuen Wissens zu entkoppeln. Wir beobachteten, dass Mäuse die Regel sehr schnell verstanden, dieses Lernen aber erst viel später ausdrücken konnten, abhängig von einer veränderten Wahrnehmung, die mit ihrer Motivation verbunden war. Diese Enträtselung der Rolle der Motivation beim Lernen öffnet den Weg zu neuen adaptiven Methoden, die darauf abzielen, ein optimales Motivationsniveau während des Lernens aufrechtzuerhalten.“
Journal Referenz:
- Giulio Matteucci, Maëlle Guyoton, et al. Kortikale sensorische Verarbeitung über Motivationszustände hinweg während zielgerichtetem Verhalten. Neuron. DOI: 10.1016 / j.neuron.2022.09.032
