Rol de la corteza prefrontal y el área tegmental ventral en la toma de decisiones

• Autores: Mininni, Camilo Juan
• Año de publicación: 2016
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Zanutto, Bonifacio Silvano
• Materia: CORTEZA PREFRONTAL; AREA TEGMENTAL VENTRAL; CODIFICACION DE INFORMACION; CIRCUITO DEL REFUERZO; PREFRONTAL CORTEX; VENTRAL TEGMENTAL AREA; INFORMATION CODING; NEURAL CIRCUIT OF REWARD
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La corteza prefrontal (CPF) y el área tegmental ventral (ATV) son regiones cerebrales clave dentro del circuito neuronal del refuerzo. La CPF integra información multisensorial e información relacionada sobre recompensas y orquesta la conducta a través de sus conexiones con estructuras motoras. Por otro lado, el ATV codifica información acerca de recompensas y estímulos condicionados, y ejerce efectos modulatorios sobre la CPF que permiten la correcta ejecución de numerosas tareas cognitivas. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a la interacción CPF-ATV no han sido esclarecidos. En la presente tesis se estudió el rol que desempeñan la CPF y el ATV en la codificación de estímulos condicionados, en el contexto de una toma de decisión. Para ello se registraron simultáneamente poblaciones de neuronas de CPF y ATV de ratas mientras realizaban una discriminación auditiva en un paradigma GO/NOGO. Las neuronas de CPF y ATV aumentaron su tasa de disparo preferencialmente durante la presentación de los estímulos sonoros asociados con la recompensa. En el ATV se encontró una subpoblación de neuronas que responden de manera rápida y transitoria durante el inicio del estímulo, y otra subpoblación de respuesta más lenta y persistente, que codifica la respuesta conductual elegida. Por otro lado, las neuronas de CPF incrementaron tanto su capacidad máxima de codificar información (CI), como la información sobre la clase del estímulo presentado. El aumento en CI ocurrió de manera eficiente, y tanto la CI como la eficiencia del aumento fueron directamente proporcionales a la tasa de disparo del ATV. Lo observado es explicado en términos de un modelo computacional en donde el aumento eficiente de CI en la CPF ocurre debido a dos factores: un aumento en la tasa de disparo ocasionada por el estímulo condicionado, y una decorrelación inducida por el disparo de las neuronas del ATV. Los resultados obtenidos demuestran que la interacción CPF-ATV instancia mecanismos que permiten la codificación eficiente de información relevante en la actividad ruidosa de las poblaciones de neuronas.
The prefrontal cortex (PFC) and ventral tegmental area (VTA) are key brain regions within the neural circuit of reward. The PFC integrates multisensory and reward-related information, and orchestrate behavior through its connections with motor structures. On the other hand, the VTA conveys information about reward and conditioned stimuli, and exerts modulatory effects onto the PFC, enabling the proper execution of several cognitive functions. Nevertheless, the underlying mechanisms behind the PFC-VTA interaction have not been elucidated. In this work I studied the role carried by the PFC and VTA during conditioned stimuli coding in decision making context. To that end, neural populations from PFC and VTA were recorded simultaneously in rats performing in a sound discrimination task under a GO/NOGO paradigm. Neurons from PFC and VTA increased their firing rate preferentially during presentation of reward-associated stimuli. In VTA a subpopulation of neurons displayed a fast and transient response during stimuli onset, while another subpopulation displayed a slower, persistent response related to the selected behavioral response. On the other hand, PFC neurons increased both their maximum information coding capacity (IC) and the information conveyed about the identity of the conditioned stimulus. The growth in IC occurred in an efficient way, and both IC and the efficiency in IC growth were proportional to the VTA firing rate. These results are explained in terms of a computational model where efficient IC growth occurs as the result of two factors: an increase in firing rate due to the presentation of the conditioned stimuli, and a decorrelation induced by the firing of VTA neurons. These results demonstrate that the PFC-VTA interaction instantiate mechanisms that enable the efficient coding of relevant information in the noise activity of neuron populations.
Fil: Mininni, Camilo Juan. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.