Role of monkey ventrolateral prefrontal and ventral premotor cortices in guiding behavior based on social information

Abstract

La capacità di usare cue contestuali per l'elaborazione di risposte comportamentali coerenti è fondamentale per i primati umani e non umani. Tra questi cue, le informazioni sull'ambiente sociale sono cruciali per la pianificazione delle azioni. Le evidenze disponibili finora suggeriscono che VLPFC svolga un ruolo fondamentale nel guidare il comportamento in base alle informazioni contestuali disponibili. E’ stato infatti dimostrato il coinvolgimento di questa regione sia nell’esecuzione delle azioni sia nell’elaborazione delle informazioni legate alle azione svolte da altri. Data l’interconnessione osservata tra corteccia prefrontale ventrolaterale e corteccia premotoria (e parietale), una possibile fonte delle informazioni legate alle azioni altrui potrebbe essere costituita dai neuroni specchio del circuito parieto-premotorio. Finora, tuttavia, non è stato investigato il ruolo specifico dei neuroni prefrontali e premotori nello sfruttare le informazioni sul contesto sociale (come gli obiettivi e le intenzioni degli altri) per selezionare e guidare comportamenti appropriati. Non è inoltre chiaro se le informazioni sul contesto sociale e non sociale siano elaborate a livello degli stessi neuroni e aree, o se vi sia una segregazione funzionale. Alla luce di queste considerazioni, lo scopo generale di questo studio è quello di valutare il ruolo dei neuroni dell'area 46v, 12r e F5 nel guidare azioni basate su informazioni sociali e non sociali. In particolare, ci si propone di verificare se, e in quali aree sono presenti neuroni a) capaci di codificare specificamente stimoli visivi biologici o non biologici; b) codificare stimoli visivi in base all'obiettivo comportamentale ad essi associato anche indipendentemente dalle loro caratteristiche visive; c) codificare differentemente la pianificazione e l'esecuzione di azioni basate su informazioni sociali o non sociali. Al fine di verificare queste ipotesi, sono state effettuate delle registrazioni di single neurons dalle aree 46v, 12r e F5 contemporaneamente, durante lo svolgimento di un task costituito da due condizioni: “Imitazione” e “Osservazione”. Il paradigma prevede la presenza di due tipologie di stimoli associati a due possibili scopi comportamentali: video biologici, cioè rappresentanti uno sperimentatore che esegue una delle due possibili azioni (raggiungere per afferrare o toccare), video non biologici, cioè rappresentanti una figura astratta (triangolo o quadrato) associata ad uno dei due scopi comportamentali. Nella condizione di imitazione, istruita da una luce verde, è richiesto alla scimmia di eseguire l’azione il cui scopo è associato agli stimoli mostrati. Nella condizione di Osservazione, istruita da una luce rossa, era richiesto alla scimmia di alzare la mano dalla posizione di partenza, successivamente alla presentazione dello stimolo, indipendentemente dallo stimolo mostrato. Dai risultati preliminari di questo studio è possibile concludere che le informazioni contestuali sono elaborate a livello della VLPFC. In particolare, i nostri dati mostrano che i neuroni prefrontali possono rispondere in modo diverso agli stimoli presentati sulla base delle loro caratteristiche visive (stimoli biologici vs non biologici) e sfruttarli per guidare il comportamento. Inoltre, i risultati indicano che le aree prefrontali 46v e 12r e l'area premotoria F5 hanno probabilmente un ruolo diverso in questo processo. L'analisi PCA rivela che lo scopo comportamentale condiziona il segnale neurale durante le prime fasi del compito nell'area 12r, durante le fasi sia iniziali che tardive nell'area 46 e solo nelle fasi tardive nell'area F5. Questo ci spinge a ipotizzare che l'elaborazione e l'integrazione di cue contestuali per la guida del comportamento si verifichi nella direzione 12r-46v-F5.