Studie onthult de rol van amygdala in complexe besluitvorming

Dick Schrauwen [1]

Bevindingen van de studie kunnen leiden tot een betere diagnose en behandeling van psychische stoornissen

Mensen zijn ontdekkingsreizigers. We hebben op de maan gewandeld, we hebben de inktzwarte dieptes van de oceanen gefilmd en we hebben de mysteries van het genoom blootgelegd. Toch weten we bijna niets over hoe onze hersenen nieuwsgierigheid opwekken.

Neurowetenschappers hebben nu ontdekt dat de amygdala - een walnootachtige structuur diep in de hersenen die voornamelijk wordt beschouwd als onze emotie-manager - een sleutelrol speelt bij het bepalen of we ons naar de maan laten lanceren op lekker veilig thuis blijven.

Neurowetenschappers bij de OHSU en het National Institute of Mental Health [2] observeerden de activiteit van honderden neuronen in de hersenen van rhesus-apen. Dit gebeurde terwijl de proefdieren een taak uitvoerden die vergelijkbaar was met de beslissingen die mensen in casino's nemen. Onderzoekers beoordeelden vervolgens hoe vaak de apen ervoor kozen om nieuwe mogelijkheden te onderzoeken in plaats van (vertrouwde) keuzes uit het verleden te herhalen.

Hoofdauteur Vincent Costa, Ph.D., en assistent-professor gedragswetenschappen aan de School of Medicine van het OHSU rondde het werk af toen hij nog een postdoctoraal fellow was bij het National Institute of Mental Health.

De bevindingen van de onderzoekers zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Neuron [3] en laten zien dat twee onderling verbonden hersengebieden, de amygdala en het ventrale striatum [4], een belangrijke rol spelen bij het bepalen of en wanneer we nieuwe kansen op een betere toekomst moeten onderzoeken.

De amygdala en het ventrale striatum zijn de sleutelcomponenten in de neurale circuits van onze hersenen die ons helpen uit ervaring te leren wat in onze omgeving lonend en schadelijk is. Een ander deel van de hersenen, de prefrontale cortex [4], wordt beschouwd als de zetel van complexere vormen van leren die ons in staat stellen om na te gaan hoe de beslissingen die we in het heden nemen van invloed zijn op wat we in de toekomst zal brengen.

In feite is het een algemeen geloof dat de prefrontale cortex noodzakelijk is om de activiteit in motivationele hersencircuits te onderdrukken om ons uit een sleur te krijgen en nieuwe kansen uit te proberen. Hoewel er bewijs is voor dit idee, wijst dit nieuwe onderzoek erop dat de emotionele hersendelen ons er niet van weerhouden om te leren hoe de keuzes die je vandaag maakt van invloed zullen zijn op wat je morgen zult ervaren.

"De amygdala en striatum lijken een sleutelrol te spelen bij het exploit-explore dilemma [5]: exploiteren we wat we al weten of gaan we vandaaruit iets nieuws onderzoeken (explore)", zegt Vincent Costa, die werkt bij de afdeling Neuroscience van het Oregon National Primate Research Center. "Wat zo opwindend is aan deze resultaten is dat ze de valse dichotomie doorbreken die we gebruiken om neurale circuits zoals het amygdala te karakteriseren in of/of: of betrokken bij emotie, of betrokken bij besluitvorming.

Om de rol van het amygdala en het ventrale striatum bij verkennende besluitvorming te demonstreren, luisterden Costa en zijn collega's bij NIMH naar de activiteit van individuele neuronen in de hersenen van rhesusapen terwijl ze een taak uitvoerden waarbij ze moesten kiezen tussen het verkennen van een nieuwe kans - waarvan de waarde onzeker was – of het herhalen van een keuze waarvan ze al wisten hoe waardevol die was.

De taak wordt een (éénarmige) bandiettaak genoemd. Zo’n taak bootst het dilemma van gokkers in een casino na: moeten ze op dezelfde gokautomaat blijven spelen, of moeten ze overschakelen naar een andere gokautomaat die wellicht een grotere uitbetaling kan opleveren?

De onderzoekers maakten gebruik van computationeel model [6] van de keuzes van de apen. Daarmee waren ze in staat om de verschillende soorten informatie te karakteriseren die werden overgebracht door groepen van neuronen in het amygdala en het ventrale striatum. Meer neuronen in de amygdala dan in het ventrale striatum signaleerden de waarde van het verkennen van een nieuwe kans.

Mensen worden voortdurend geconfronteerd met vergelijkbare beslissingen: nieuwe mogelijkheden verkennen of bestaande kennis benutten? Dit wordt het explore-exploit-dilemma [5] genoemd. Als we bijvoorbeeld kiezen waar we willen dineren, kunnen we overwegen een reservering te maken in een nieuw geopend restaurant of voor een snelle hap te gaan in onze favoriete fastfoodtent. Dit soort beslissingen komt voor in elk domein van besluitvorming variërend van triviaal alledaags (waar te eten vanavond?) tot zwaarwegend en diepgaand (welk medisch onderzoek moet de overheid financieren?). Costa: "We nemen voortdurend dit soort beslissingen. Ze spelen in bijna elk aspect van ons leven."

Het onvermogen om in te zien hoe huidige beslissingen de toekomst beïnvloeden, is ook een kenmerk van de leermoeilijkheden die kenmerkend zijn voor psychische stoornissen zoals ADHD en OCS [7].

"Impulsiviteit en dwangmatigheid bevinden zich aan de uiteinden van het verkennende besluitvormingsspectrum", zegt Costa. "In toekomstige studies gaan we onderzoeken hoe de hersenactiviteit in de motivatiecircuits je naar het ene of naar het andere uiterste stuurt."

De studie werd ondersteund door het National Institute of Mental Health (ZIA MH 002928).
Verwijzingen

[1] Bewerking van het onderstaande persbericht
- https://news.ohsu.edu/2019/06/10/study-reveals-amygdalas-role-in-complex-decision-making

[2] Oregon Health & Science University (OHSU)
National Institute of Mental Health (NIMH)
Oregon National Primate Research Center (ONPRC)
- https://www.ohsu.edu/xd/
- https://www.nimh.nih.gov/index.shtml
- https://www.ohsu.edu/onprc

[3] Publicatie
'Subcortical Substrates of Explore-Exploit Decisions in Primates', Vincent D. Costa en anderen. Neuron, 2019.
- https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(19)30442-8

[4] Amygdala, striatum ventrale (ventral striatum), prefrontale cortex
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Amygdala
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Basale_ganglia
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Prefrontale_cortex
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Menselijke_hersenen

[5] Explore-exploit dilemma
- https://conceptually.org/concepts/explore-or-exploit

[6] Computationeel model
Het gaat hier om een 'Partially observable Markov decision process'
- https://en.wikipedia.org/wiki/Partially_observable_Markov_decision_process
- https://en.wikipedia.org/wiki/Markov_decision_process

[7] ADHD, OCS
Atention Deficit Hyperactivity Disorder, Obsessieve-Compulsieve Stoornis
- https://nl.wikipedia.org/wiki/ADHD
- https://nl.wikipedia.org/wiki/Obsessieve-compulsieve_stoornis

Juni 2019