La prise de décision entre différentes actions potentielles implique une activité coordonnée dans diverses régions corticales telles que le cortex préfrontal, prémoteur, pariétal et moteur primaire, ainsi que dans des régions sous-corticales interconnectées au sein des ganglions de la base (« basal ganglia », BG). Malgré de nombreuses recherches visant à comprendre le rôle causal de chacune de ces régions dans les processus de prise de décision, la contribution précise des ganglions de la base reste un sujet de débat vigoureux. Il n'est toujours pas clair si les BG joue un rôle primaire dans la délibération entre les choix ou contrôle le compromis vitesse-précision (« speed-accuracy trade-off », SAT) dans la sélection et même l'exécution des actions. Dans cette mémoire, pour étudier cette question, nous avons développé un modèle de réseau neuronal simplifié qui régit la compétition entre les actions potentielles tout en gérant le SAT en ajustant un "signal d'urgence" dépendant du contexte dans les BG. Notre modèle reproduit plusieurs phénomènes clés observés dans des expériences récentes visant à dissocier les processus de délibération et d'engagement. Nos résultats suggèrent que dans une tâche bien pratiquée, contrairement aux régions corticales prémoteur et moteur, le globus pallidus internus (GPi) ne contribue pas au processus de délibération mais contrôle plutôt le SAT et, grâce à son rétrocontrôle positif avec les régions corticales, joue un rôle causal dans l'engagement à un choix. Le modèle simule également les effets des décisions retardées avec une microstimulation électrique non spécifique dans les régions corticales, les décisions biaisées avec une stimulation optogénétique spécifique au choix dans le GPi, et l'effet limité de l'inactivation du GPi sur les décisions prises dans des conditions avec des preuves sensorielles fortes. En résumé, notre modèle propose une réponse simple et testable à la question de longue date de savoir comment le cortex et le BG mettent en oeuvre ensemble les décisions sur l'action. / Deciding between potential actions involves coordinated activity across various cortical areas such as the prefrontal, premotor, parietal, and primary motor cortex, as well as interconnected subcortical regions within the basal ganglia (BG). Despite extensive research aimed at understanding the causal role of each of these regions in decision-making processes, the precise contribution of the basal ganglia remains a topic of vigorous debate. It is still not clear whether the BG plays a primary role in deliberation between the choices or controls the speed-accuracy trade-off (SAT) in selecting and even executing the actions. In this thesis, to address this question, we developed a simplified neural network model that governs the competition between potential actions while managing the SAT by adjusting a context-dependent “urgency signal” in BG. Our model replicates several key phenomena observed in recent experiments designed to dissociate the processes of deliberation and commitment. Our results suggest that in a well-practiced task, unlike premotor and motor cortical regions, globus pallidus internus (GPi) does not contribute to the process of deliberation but instead controls the SAT and, through its positive feedback with cortical regions, plays a causal role in committing to a choice. The model also simulates the effects of delayed decisions with non-specific electrical microstimulation in cortical regions, biased decisions with choice-specific optogenetic stimulation in GPi, and the limited effect of GPi inactivation on decisions made in conditions with strong sensory evidence. In summary, our model proposes a simple and testable answer to the long-standing question of how the cortex and BG together implement decisions about action.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/33858 |
| Date | 04 1900 |
| Creators | Mirzazadeh, Poune |
| Contributors | Cisek, Paul, Green, Andrea Michelle |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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