Studi menunjukkan bahwa korteks orbitofrontal lateral ‘menulis’ peta kognitif di otak

Kredit: Max Pixel, Domain Publik CC0

Korteks orbitofrontal (OFC) adalah wilayah di lobus frontal otak yang diketahui terlibat dalam pengambilan keputusan dan pemrosesan informasi. Bagian lateral dari wilayah otak ini, yang dikenal sebagai lOFC, telah diidentifikasi sebagai wilayah yang sangat menonjol untuk pembuatan apa yang disebut “peta kognitif”.

Peta kognitif adalah representasi mental dunia yang diyakini memandu perilaku manusia. Sementara penelitian sebelumnya telah mengaitkan lOFC dengan penggunaan peta ini oleh otak, masih belum jelas apakah itu membuat peta ini atau hanya menyebarkannya bila diperlukan.

Para peneliti di National Institute on Drug Abuse di Baltimore dan Max Planck Institute for Biological Cybernetics baru-baru ini melakukan penelitian yang mengeksplorasi dua hipotesis ini, dengan harapan untuk lebih memahami fungsi lOFC. Temuan mereka, dipublikasikan di Nature Neuroscience, menunjukkan bahwa OFC lateral terlibat langsung dalam penulisan peta kognitif.

“Selama 20-30 tahun terakhir, penelitian di beberapa laboratorium, termasuk laboratorium kami, telah menunjukkan bahwa aktivitas saraf di lOFC mengkodekan variabel penting yang terkait dengan ‘peta kognitif’, atau model mental dari struktur dunia luar,” Dr. Kauê Machado Costa, salah satu peneliti yang melakukan penelitian tersebut, mengatakan kepada Medical Xpress.

“Juga telah ditunjukkan bahwa membuat lesi atau menonaktifkan wilayah ini dapat mengganggu perilaku yang bergantung pada peta tersebut, yaitu perilaku ‘berbasis model’, seperti menyimpulkan hubungan antara elemen yang tidak terhubung berdasarkan pengalaman sebelumnya. Karena itu, diusulkan bahwa lOFC berkontribusi pada perilaku dengan secara langsung mewakili atau ‘mengakses’ peta kognitif selama pengambilan keputusan.”

Selama sekitar satu dekade terakhir, beberapa studi ilmu saraf mengumpulkan bukti bahwa lOFC hanya mengganggu perilaku yang dipandu oleh peta kognitif jika informasi baru perlu dipertimbangkan dan dimasukkan ke dalam peta ini. Ini akan menunjukkan bahwa 1OFC juga terlibat dalam memperbarui peta kognitif, bukannya terbatas pada “membacanya”.

“Kami menamakan proposal ini ‘hipotesis kartografer’, karena menyatakan bahwa LOFC benar-benar ‘menulis’ peta kognitif,” jelas Dr. Costa. “Studi kami dimulai sebagai uji asam dari hipotesis ini. Kami beralasan bahwa jika lOFC diperlukan untuk memperbarui peta, maka itu juga penting untuk pembuatan peta baru selama pembelajaran awal asosiasi baru, yaitu pembuatan peta kognitif baru.”

Untuk menguji validitas dari apa yang disebut “hipotesis kartografer” dalam pengaturan eksperimental, Dr. Costa dan rekannya mengamati tikus dewasa saat mereka melakukan tugas di mana perilaku mereka dapat dipandu oleh inferensi logis. Dalam tugas ini, tikus pertama kali belajar untuk mengasosiasikan suara yang berbeda (yaitu isyarat pendengaran) dengan pelet rasa yang berbeda.

Misalnya, seekor tikus mungkin mendengar suara derau putih selama sepuluh detik dan kemudian menerima pelet rasa bacon melalui cangkir makanan yang dapat diakses. Selanjutnya, mungkin mendengar sirene selama sepuluh detik dan kemudian menerima pelet rasa pisang dengan cara yang sama.

“Selama beberapa presentasi, atau percobaan, tikus normal akan belajar mengasosiasikan suara spesifik dengan hasil terkait spesifik mereka, dan kami mengukur pembelajaran itu dengan melihat entri antisipatif ke cangkir makanan ketika tikus mendengar isyarat suara,” Dr. Costa dikatakan.

“Trik utama dari penelitian kami adalah bahwa selama konstruksi awal peta asosiatif ini kami menonaktifkan lOFC dalam satu kelompok tikus, yang dapat dibandingkan dengan kontrol (tanpa inaktivasi), menggunakan pendekatan reversibel, invasif minimal yang disebut chemogenetics. ”

Menggunakan chemogenetics, teknik untuk secara selektif mengontrol aktivitas neuron tertentu di otak menggunakan obat perancang, para peneliti mengganggu aktivitas 1OFC sementara tikus diasumsikan membuat peta kognitif baru dan mengamati perilaku yang dihasilkannya. Jika hipotesis kartografer benar, Dr. Costa dan rekan-rekannya akan mengharapkan tikus mengadopsi strategi perilaku “bebas model” dalam uji coba yang dilakukan setelah mereka mengintervensi IOFC, karena otak mereka tidak akan mampu membuat peta kognitif.

“Setelah fase awal ini, dan dengan kembalinya lOFC ‘online’, kami mengajari tikus untuk tidak menyukai salah satu jenis pelet dengan memasangkan rasa pelet tertentu dengan suntikan LiCl, yang membuat tikus merasa sakit,” kata Dr. Costa. “Ini membuat tikus berhenti makan jenis pelet tertentu, yang dikatakan ‘devaluasi’, tetapi tidak yang lain yang tidak disertai dengan perasaan sakit. Begitu mereka melewati itu, kami memberi mereka sesi penyelidikan, di mana kami menyajikan isyarat suara saja, dan mengukur respons tikus terhadap cangkir makanan.”

Untuk menguji hipotesis mereka secara andal, Dr. Costa dan rekan-rekannya membandingkan perilaku tikus yang telah mereka intervensi menggunakan kemogenetika dengan tikus yang otaknya berfungsi normal selama pelatihan. Mereka menemukan bahwa tikus yang tidak menerima intervensi chemogenetic dapat menggunakan pengalaman mereka untuk membuat kesimpulan yang memandu perilaku mereka saat menyelesaikan tugas.

Secara khusus, tikus-tikus ini membuat asosiasi antara suara dan pelet yang mereka terima dan belajar menghindari pelet “buruk” yang membuat mereka sakit. Jadi mereka mulai mendekati cangkir makanan terutama setelah mereka mendengar suara yang berhubungan dengan pelet yang tidak berbahaya, sementara mereka jarang mendekati cangkir makanan setelah mendengar suara yang dihasilkan dari pelet yang mereka pasangkan dengan penyakit.

“Tikus-tikus yang lOFC-nya dinonaktifkan selama pembelajaran awal merespons isyarat yang dipasangkan dengan pelet yang didevaluasi sebagai isyarat yang dipasangkan dengan pelet yang tidak didevaluasi, yang menunjukkan bahwa memang lOFC penting untuk membuat peta awal,” Dr. Costa menjelaskan.

“Namun, dan yang sangat mengejutkan kami, alih-alih terus merespons isyarat seolah-olah tidak ada devaluasi yang terjadi, yang diharapkan dari strategi pembelajaran bebas model, tikus menggeneralisasi devaluasi dan mengurangi respons mereka terhadap kedua isyarat. Ini menyarankan bahwa beberapa bentuk model sedang dibentuk, tetapi model ini agak terdegradasi dibandingkan dengan yang dibentuk oleh kelompok kontrol.”

Dr. Costa dan rekan-rekannya menggunakan pemodelan komputasi untuk menunjukkan bahwa perilaku penghindaran umum yang mereka amati dapat dijelaskan dengan baik oleh defisit selektif dalam penugasan kredit asosiasi hasil-spesifik saat tikus sedang belajar untuk menyelesaikan tugas tersebut. Dengan kata lain, tikus dengan lOFC yang tidak aktif masih mampu membuat peta kognitif, tetapi peta ini tidak cukup baik untuk membantu mereka membedakan isyarat suara dan rasa pelet tertentu.

“Perlu dicatat bahwa tikus tidak benar-benar perlu mempelajari asosiasi khusus ini dan memang bisa ‘memecahkan’ tugas hanya dengan mengasumsikan bahwa suara apa pun menghasilkan hadiah yang berharga,” kata Dr. Costa. “Ini menunjukkan bahwa peran utama 1OFC dalam proses ini adalah untuk memasukkan informasi beresolusi tinggi ke dalam peta kognitif, mungkin terutama yang tidak penting untuk menyelesaikan tugas yang ada.”

Temuan yang dikumpulkan oleh tim peneliti ini memberikan bukti tambahan untuk hipotesis kartografer, yang menunjukkan bahwa lOFC memainkan peran kunci dalam menulis peta kognitif. Namun, mereka juga menunjukkan bahwa memblokir aktivitas di lOFC tidak sepenuhnya mengganggu perilaku berbasis model, melainkan mencegah tikus memasukkan semua aspek tugas yang mereka pelajari untuk diselesaikan ke dalam peta kognitif.

“Secara keseluruhan, tampaknya IOFC paling penting untuk menggabungkan, atau memperbarui, informasi yang terkait dengan identitas spesifik dari hasil yang diprediksi,” kata Dr. Costa. “Ini mewakili hipotesis baru dan lebih bernuansa untuk fungsi LOFC, dan benar-benar tentang bagaimana otak mengurai informasi saat belajar tentang struktur realitas.”

Hasil yang dikumpulkan oleh Dr. Costa dan rekan-rekannya dapat mengilhami pengembangan model teoretis baru yang lebih mewakili peran lOFC dalam menulis peta kognitif. Karena banyak gangguan kejiwaan yang melibatkan kelainan IOFC, termasuk skizofrenia, OCD, dan gangguan penggunaan zat, mereka juga dapat membantu untuk lebih memahami gangguan ini dan dasar-dasar sarafnya.

“Hasil kami membuka kemungkinan untuk interpretasi ulang peran lOFC dalam patologi ini, dan perilaku disfungsional pada pasien yang didiagnosis mengidapnya, yang dapat ditafsirkan sebagai hasil dari pembuatan peta kognitif yang tidak teratur,” Dr. Costa menambahkan .

“Kami sekarang akan terus mengeksplorasi batasan hipotesis pembuat peta, dan juga untuk menguji prediksi hipotesis baru kami, termasuk bahwa fungsi 1OFC seharusnya hanya penting untuk pembelajaran baru ketika ada kebutuhan untuk memasukkan berbagai jenis informasi untuk memahami tugas, terutama yang tidak segera berguna tetapi berpotensi diterapkan di masa depan.”

Informasi lebih lanjut: Kauê Machado Costa et al, Peran korteks orbitofrontal lateral dalam membuat peta kognitif, Nature Neuroscience (2022). DOI: 10.1038/s41593-022-01216-0

© 2023 Science X Network

Kutipan: Studi menunjukkan bahwa korteks orbitofrontal lateral ‘menulis’ peta kognitif di otak (2023, 24 Januari) diambil 24 Januari 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-01-lateral-orbitofrontal-cortex-cognitive- brain.html

Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.