Neurogenetic analysis of value-based decision making

基于价值的决策的神经遗传学分析

基本信息

  • 批准号:
    10205097
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 44.81万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-08-23 至 2023-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Project Summary Dysfunctional decision making can have devastating impacts on individuals and on society. Many types of decision making are therefore under vigorous investigation. This proposal emphasizes value-based deci- sions, in which the chooser selects among options based on his subjective assessment of their value. A deeper understanding of this behavior is needed to develop the best possible treatments for decision making disorders, including the many forms of addiction and the cognitive deficits that accompany mental illness, brain injury, and neurodegenerative disease. Consumer choice is one of the best studied forms of value-based decisions. Studies reveal that our economic personalities have a significant genetic basis, but it is difficult to trace causal links between genes and behavior in humans. In response, geneticists often turn to simpler invertebrate organisms like the nema- tode worm C. elegans in which the functions of genes nearly identical to their human equivalents can be inves- tigated more rapidly, completely, and at a fraction of the cost. Until now, evidence that nematodes are truly ca- pable of value-based decision making has merely been suggestive. However, economists have developed mathematically rigorous testing procedures for determining whether decisions are based on subjective value. The PI's laboratory has developed microfluidic devices that enable this test to be done on nematodes deciding between high-quality food that is relatively abundant and low-quality food that is more scarce. The results meet all the criteria of value-based decision making. Previous work has identified a circuit of sensory neurons, interneurons, and motor neurons that controls head movements as the worm makes decisions about which food to eat. Using a combination of functional im- aging (Aim 1), optical manipulation of neuronal activity (Aim 2), and neuronal ablations (Aim 3), the proposed research will identify contribution each neuron makes to value-based decisions. A central question is how food value and abundance are represented in the circuit and how this representation is read-out in behavior. Aim 4 constructs a mathematical model based on data from Aim 1 and tests it using data from Aims 2 and 3. Successful completion of the proposed research yields a biologically realistic computational model of the neuronal mechanism of value-based decision making in a compact circuit than can, in principle, be under- stood completely. This work provides a foundation for understanding value-based decisions in more complex circuits. The work also lays the cornerstone for genetic analyses, at single-neuron resolution, of orthologs of human genes identified in association studies related to decision making. The research is broadly significant because it establishes a new biological system in which to analyze at single-neuron resolution the interaction of genes previously associated with decision making in humans, and to discover novel genetic pathways in- volved in this behavior.
项目摘要 功能失调的决策可能会对个人和社会产生毁灭性的影响。许多类型 因此,决策是在有力的调查中。该提案强调基于价值的决定 选择者根据其价值的主观评估来选择选项。一个 需要更深入地了解这种行为,以开发最佳的决策治疗方法 疾病,包括多种形式的成瘾和精神疾病伴随的认知缺陷 损伤和神经退行性疾病。 消费者选择是研究最佳的基于价值的决策形式之一。研究表明,我们的 经济人物具有很大的遗传基础,但是很难追踪基因之间的因果关系 和人类的行为。作为回应,遗传学家通常会转向更简单的无脊椎动物,例如NEMA- Tode蠕虫秀丽隐杆线虫,其中基因的功能几乎与其人类等效相同。 更迅速,完全,完全,成本的一小部分。到目前为止,有证据表明线虫确实是 基于价值的决策的计划只是暗示性的。但是,经济学家已经发展 数学上严格的测试程序,用于确定决策是否基于主观价值。 PI的实验室已经开发了微流体设备,使该测试能够在线虫上进行决定 在相对丰富和低品质食物的高质量食物之间,更稀缺。结果相遇 所有基于价值决策的标准。 先前的工作已经确定了控制神经元,中间神经元和运动神经元的电路 蠕虫的头部动作做出决定要吃的食物。结合功能上的IM- 衰老(AIM 1),神经元活动的光学操纵(AIM 2)和神经元消融(AIM 3),提议 研究将确定每个神经元对基于价值决策的贡献。一个核心问题是食物 值和丰度在电路中表示,以及如何在行为中读出该表示形式。目标4 基于AIM 1的数据构建数学模型,并使用AIM 2和3中的数据对其进行测试。 拟议研究的成功完成产生了一种生物学现实的计算模型 紧凑电路中基于价值决策的神经元机制原则上的神经元机制低于 完全站着。这项工作为理解更复杂的基于价值的决策提供了基础 电路。这项工作还为以单神经元分辨率的遗传分析奠定了基石。 与决策有关的关联研究中确定的人类基因。这项研究很重要 因为它建立了一个新的生物系统,可以在单神经元分辨率下进行分析的相互作用 以前与人类决策相关的基因,并发现新颖的遗传途径 涉及这种行为。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Microinjection in C. elegans by direct penetration of elastomeric membranes.
  • DOI:
    10.1063/5.0130806
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
  • 通讯作者:
Theory and practice of using cell strainers to sort Caenorhabditis elegans by size.
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0280999
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Lanier, Vincent J.;White, Amanda M.;Faumont, Serge;Lockery, Shawn R.
  • 通讯作者:
    Lockery, Shawn R.
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