Undersøgelse afdækker neurale mekanismer, der ligger til grund for fourageringsadfærd hos frit bevægende dyr

Mens de fouragerer, træffer dyr, inklusive mennesker og aber, løbende beslutninger om, hvor de skal søge efter mad, og hvornår de skal bevæge sig mellem mulige kilder til næring.

"Forsøgende adfærd er noget, vi udfører dagligt, når vi går til købmanden for at hente mad, og vi træffer valg baseret på graden af ​​belønning, hvert valg giver. Det er et klassisk problem, der er fælles for alle arter på planeten," sagde Valentin Dragoi , professor i elektro- og computerteknik ved Rice, professor i neurovidenskab ved Weill Cornell Medical College og videnskabelig direktør for Methodist/Rice Center for Neural Systems Restoration.

I et papir udgivet i Nature Neuroscience , Dragoi og samarbejdspartnere undersøger de hjerneprocesser, der er involveret i at lede efter mad.

"I denne undersøgelse beskriver vi brugen af ​​et nyt integreret trådløst system til registrering af hjerneaktivitet i de forreste områder af deres hjerne og til oculomotorisk og adfærdsmæssig sporing. Vi undersøger i realtid, hvordan denne allestedsnærværende opgave med fouragering udspiller sig, hvilket er noget, vi optræde naturligt hver dag," sagde Dragoi.

Makaker er en slægt af aber, der er hjemmehørende i Asien, Nordafrika og Sydeuropa (Gibraltar). De spiser oftest frugt, frø og anden plantebaseret mad. "Vi studerer makaker," sagde Dragoi, "fordi fouragering er en naturlig adfærd, og makakhjernen er ret lig den menneskelige hjerne med hensyn til organisation og funktion."

Indtil nu har det været vanskeligt at undersøge det neurale grundlag for fouragering i naturalistiske miljøer, fordi tidligere tilgange var afhængige af fastholdte dyr, der udførte forsøgsbaserede fourageringsopgaver. Dragoi og hans forskningspartnere tillod uhæmmede makakaber at interagere frit med belønningsmuligheder, mens de trådløst optog neural aktivitet i deres præfrontale cortex.

"Dyr besluttede, hvornår og hvor de skulle fouragere baseret på, om deres forudsigelser om belønning blev opfyldt eller overtrådt. Forudsigelserne var ikke udelukkende baseret på en historie med belønning, men også på forståelsen af, at længere ventetid forbedrer chancen for belønning," sagde Dragoi .

Resultaterne indikerer, at fourageringsstrategier er baseret på en kortikal model for belønningsdynamik, når dyr frit udforsker deres miljø.

"Vi lærte, at vi kan forudsige valg selv i komplekse situationer ved blot at læse svarene fra snesevis af neuroner i frontallappen. Dette kan potentielt bevæge sig i retning af proteseanordninger for at påvirke eller fordreje valg, selv ikke-invasivt. Mere grundlæggende er det giver os mulighed for at forstå, hvordan hjernen fungerer, når vi er engageret i denne naturlige adfærd," sagde Dragoi.

Dernæst vil Dragoi-laboratoriet kombinere fouragering i en social sammenhæng og optage fra to dyr samtidigt, mens de samarbejder om at søge mad som en belønning. Dette er en skræmmende teknisk udfordring, men Dragoi mener, at han og hans forskningspartnere er tæt på at nå sådanne mål. Dette kan muliggøre en løsning på udfordringen med kortikale implantater for at hjælpe patienter med hjernedysfunktion og muliggøre deres adfærdsbeslutninger.

Artiklens hovedforfatter er Neda Shahidi, en tidligere ph.d. studerende i Dragois laboratorium, i øjeblikket gruppeleder ved Georg-Elias-Müller-Institut for Psychology, Georg August-Universität, Göttingen.

Flere oplysninger: Neda Shahidi et al., Populationskodning af strategiske variabler under fouragering i frit bevægende makaker, Nature Neuroscience (2024). DOI:10.1038/s41593-024-01575-w

Journaloplysninger: Nature neurovidenskab

Leveret af Rice University