Gedragstoestanden kunnen de uitvoering van doelgerichte sensomotorische taken beïnvloeden. Toch is het onduidelijk hoe veranderde neuronale sensorische representaties in deze toestanden zich verhouden tot taakuitvoering en leren.
Onderzoekers van de Universiteit van Genève (UNIGE) en de EPFL hebben aangetoond hoe motivatie de hersencircuits bij muizen verandert die de zintuiglijke waarneming controleren voordat er beslissingen worden genomen. Deze studie legt uit hoe overmatige of onvoldoende motivatie onze perceptie en bijgevolg onze beslissingen kan beïnvloeden.
In samenwerking met het team van professor Carl Petersen bij EPFL bestudeerden onderzoekers de rol die een specifieke interne toestand speelt: motivatie – in perceptie en besluitvorming. Al meer dan een eeuw is bekend dat er een relatie bestaat tussen oorzaak en prestatie. Te veel of te weinig motivatie is schadelijk voor de prestaties. Hoe dit onze neurale circuits beïnvloedt, blijft echter onduidelijk.
Sami El-Boustani, hoofdauteur van het onderzoek, zei: “We wilden observeren hoe sensorische informatie wordt overgedragen neuronen in de cortex wordt veranderd door de mate van motivatie en in welke mate deze het leren en de prestaties bij een besluitvormingstaak kan beïnvloeden.”
De studiegroep creëerde een gedragsparadigma met behulp van muizen volgens een gereguleerd schema voor waterverbruik. Ze trainden de knaagdieren eerst om twee snorharen (A en B) te gebruiken om te reageren op tactiele input en om een actie uit te voeren (een tuit likken) uitsluitend met snorhaar A om een druppel water te krijgen. Deze muizen reageerden na deze training voornamelijk op de stimulatie van snorhaar A, wat hun vermogen aantoonde om onderscheid te maken tussen deze twee sensaties. Om de drang van de knaagdieren om aan het experiment deel te nemen verder te wijzigen, voerden de onderzoekers deze tests uit met steeds lagere dorstniveaus.
De prestaties van knaagdieren waren laag als ze echt dorst hadden en daardoor zeer gemotiveerd waren. Ze likten aan de tuit zonder onderscheid te maken tussen de snorharen die werden opgewonden. Hun handelwijze werd echter ideaal toen ze nog maar een beetje dorst hadden. Toen snorhaar A werd geactiveerd, likten ze voornamelijk aan de tuit. Toen ze ten slotte niet bijzonder dorstig waren, presteerden ze opnieuw slecht bij de opdracht.
Giulio Matteucci, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Sami El-Boustani en de eerste auteur van het onderzoek, zei: “Door de activiteit te observeren van neuronale populaties die verantwoordelijk zijn voor de perceptuele besluitvorming bij deze muizen, ontdekten de onderzoekers dat neuronen in deze circuits overspoeld werden met elektrische signalen wanneer muizen hypergemotiveerd waren. Omgekeerd waren de signalen te zwak in een toestand van lage motivatie. Hypermotivatie leidt tot de sterke stimulatie van corticale neuronen, wat een verlies aan precisie veroorzaakt bij de perceptie van tactiele stimuli.”
In de toestand met weinig motivatie daarentegen werd de nauwkeurigheid van de sensorische informatie hersteld, maar was de sterkte van het signaal te laag om correct te worden overgedragen. Als gevolg hiervan werd ook de perceptie van de stimuli verstoord.
Carl Petersen, hoogleraar aan het Brain Mind Institute van EPFL en co-senior auteur van het onderzoek, zei: “Deze resultaten openen nieuwe perspectieven. Ze laten ook zien dat het motivatieniveau niet alleen invloed heeft besluitvorming maar ook de perceptie van zintuiglijke informatie, die tot de beslissing leidt.”
“Dit werk suggereert ook dat het noodzakelijk is om de verwerving en expressie van nieuwe kennis los te koppelen. We hebben waargenomen dat muizen de regel heel snel begrepen, maar dit leren pas veel later konden uiten, afhankelijk van een veranderde perceptie die verband hield met hun motivatieniveau. Deze ontrafeling van de rol van motivatie bij het leren opent de weg naar nieuwe adaptieve methoden die tot doel hebben een optimaal niveau van motivatie tijdens het leren te behouden.”
Journal Reference:
- Giulio Matteucci, Maëlle Guyoton, et al. Corticale sensorische verwerking over motiverende toestanden heen tijdens doelgericht gedrag. Neuron DOI: 10.1016 / j.neuron.2022.09.032
