モチベーションが知覚の神経回路に影響を与え、意思決定に影響を与えることを明らかにしました。 A team from the UNIGE, in collaboration with EPFL, reveals how motivation influences the neural circuits of perception and impacts decision-making.
2022-10-14 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)
研究チームは、水の消費量をコントロールしながら、マウスを使った行動パラダイムを開発した。まず、2本のひげ(AとB)を使って触覚刺激に反応し、水滴を得るためにAのひげにだけ注ぎ口をなめるという行動をとるように、このネズミを訓練した。この訓練により、マウスは主にウィスカーAの刺激に反応するようになり、2つの感覚を識別することができるようになった。また、ネズミの意欲を変化させるため、喉の渇きを段階的に変化させる実験も行った。
喉の渇きが強く、それゆえモチベーションが高い状態では、ネズミの成績は芳しくなかった。喉の渇きが強く、そのため意欲が高い状態では、ネズミの成績は悪く、刺激されたひげを区別することなく、無差別に注ぎ口を舐めていました。一方、喉の渇きが中程度になると、行動の選択が最適化される。ウィスカーAが刺激されたとき、主に注ぎ口を舐めるようになった。そして、のどがあまり渇いていないときには、再び課題の成績が低下した。
研究チームは、このマウスの知覚的意思決定を担う神経細胞集団の活動を観察し、マウスが過度の興奮状態にあるときには、これらの回路の神経細胞が電気信号であふれかえっていることを発見した。逆に、意欲が低下した状態では、電気信号が弱すぎるのである。意欲が亢進すると、皮質ニューロンが強く刺激され、触覚刺激の知覚の精度が低下します。低意欲状態では、感覚情報の正確さは回復していたが、信号の強度が低すぎて、正しく伝達されなかった。その結果、刺激に対する知覚も損なわれていた。
<関連情報>
- https://actu.epfl.ch/news/too-much-motivation-affects-our-decision-making/
- https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(22)00898-4
目標指向性行動時の動機づけ状態に応じた皮質感覚処理 Cortical sensory processing across motivational states during goal-directed behavior
Giulio Matteucci,Maëlle Guyoton,Johannes M. Mayrhofer,Matthieu Auffret,Georgios Foustoukos,Carl C.H. Petersen,Sami El-Boustani
Neuron Published:October 13, 2022
DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.09.032
Highlights
•wS1-wS2-wM2 cortical pathway is involved in a two-whisker discrimination task
•Selectivity to sensory and motor events increases along this sensorimotor pathway
•Improved performance is explained by changes in thirst-related motivational states
•Sensory decoding of whisker identity in wS2-wM2 correlates with task performance
Summary
Behavioral states can influence performance of goal-directed sensorimotor tasks. Yet, it is unclear how altered neuronal sensory representations in these states relate to task performance and learning. We trained water-restricted mice in a two-whisker discrimination task to study cortical circuits underlying perceptual decision-making under different levels of thirst. We identified somatosensory cortices as well as the premotor cortex as part of the circuit necessary for task execution. Two-photon calcium imaging in these areas identified populations selective to sensory or motor events. Analysis of task performance during individual sessions revealed distinct behavioral states induced by decreasing levels of thirst-related motivation. Learning was better explained by improvements in motivational state control rather than sensorimotor association. Whisker sensory representations in the cortex were altered across behavioral states. In particular, whisker stimuli could be better decoded from neuronal activity during high task performance states, suggesting that state-dependent changes of sensory processing influence decision-making.
