Medan de söker föda fattar djur, inklusive människor och apor, kontinuerligt beslut om var de ska söka efter mat och när de ska röra sig bland möjliga källor till näring.
"Försöksbeteende är något vi utför dagligen när vi går till mataffären för att hämta mat, och vi gör val baserat på graden av belöning varje val ger. Det är ett klassiskt problem som är gemensamt för alla arter på planeten", säger Valentin Dragoi , professor i el- och datorteknik vid Rice, professor i neurovetenskap vid Weill Cornell Medical College och vetenskaplig chef för Methodist/Rice Center for Neural Systems Restoration.
I en artikel publicerad i Nature Neuroscience , Dragoi och medarbetare undersöker hjärnprocesserna som är involverade i att leta efter mat.
"I den här studien beskriver vi användningen av ett nytt integrerat trådlöst system för att registrera hjärnaktivitet i de främre områdena av deras hjärna och för oculomotorisk och beteendespårning. Vi undersöker i realtid hur denna allestädes närvarande uppgift att söka föda utvecklas, vilket är något vi uppträder naturligt varje dag", sa Dragoi.
Makaker är ett släkte av apor med ursprung i Asien, Nordafrika och Sydeuropa (Gibraltar). De äter oftast frukt, frön och annan växtbaserad mat. "Vi studerar makaker", sa Dragoi, "eftersom födosök är ett naturligt beteende och makakhjärnan är ganska lik den mänskliga hjärnan när det gäller organisation och funktion."
Fram till nu var det svårt att undersöka den neurala grunden för födosök i naturalistiska miljöer eftersom tidigare tillvägagångssätt förlitade sig på fasthållna djur som utför försöksbaserade födosöksuppgifter. Dragoi och hans forskningspartner tillät ohämmade makaker att fritt interagera med belöningsalternativ medan de trådlöst registrerade neural aktivitet i deras prefrontala cortex.
"Djur bestämde när och var de skulle föda baserat på huruvida deras förutsägelser om belöning uppfylldes eller överträddes. Förutsägelserna baserades inte uteslutande på en historia av belöningsleverans, utan också på förståelsen att vänta längre förbättrar chansen till belöning", sa Dragoi .
Resultaten indikerar att födosöksstrategier är baserade på en kortikal modell av belöningsdynamik när djur fritt utforskar sin miljö.
"Vi lärde oss att vi kan förutsäga val även i komplexa situationer genom att helt enkelt läsa ut svaren från dussintals neuroner i frontalloben. Detta kan potentiellt röra sig i riktning mot protesanordningar för att påverka eller fördomsfullt val, till och med icke-invasivt. Mer fundamentalt, det tillåter oss att förstå hur hjärnan fungerar när vi är engagerade i detta naturliga beteende," sa Dragoi.
Därefter kommer Dragoi-labbet att kombinera födosök i ett socialt sammanhang och spela in från två djur samtidigt medan de samarbetar för att söka mat som belöning. Detta är en skrämmande teknisk utmaning men Dragoi tror att han och hans forskningspartner är nära att uppnå sådana mål. Detta kan möjliggöra en lösning på utmaningen med kortikala implantat för att hjälpa patienter med hjärndysfunktion och möjliggöra deras beteendebeslut.
Huvudförfattaren till artikeln är Neda Shahidi, en före detta Ph.D. student i Dragois labb, för närvarande gruppledare vid Georg-Elias-Müller-Institutet för psykologi, Georg August-Universität, Göttingen.
Mer information: Neda Shahidi et al, Populationskodning av strategiska variabler under födosök i fritt rörliga makaker, Nature Neuroscience (2024). DOI:10.1038/s41593-024-01575-w
Journalinformation: Naturneurovetenskap
Tillhandahålls av Rice University
