A system-level computational model of decision-making and learning in the lateral and medial sub-regions of Orbitofrontal Cortex

Un modèle informatique de prise de décision et d'apprentissage au niveau du système dans les sous-régions latérales et médianes du cortex orbitofrontal.

Bhargav Teja Nallapu (1, 2, 3) , Frédéric Alexandre (3)

1 LaBRI - Laboratoire Bordelais de Recherche en Informatique
2 IMN - Institut des Maladies Neurodégénératives [Bordeaux]
3 Mnemosyne - Mnemonic Synergy

In the context of flexible and adaptive animal behavior, the orbitofrontal cortex (OFC) is found to be one of the crucial regions in the prefrontal cortex (PFC) influencing the downstream processes of decision-making and learning in the sub-cortical regions. Although OFC has been implicated to be important in a variety of related behavioral processes, the exact mechanisms are unclear, through which the OFC encodes or processes information related to decision-making and learning. Here, we propose a system-level view of the OFC, positioning it at the nexus of sub-cortical systems and other prefrontal systems. Particularly we focus on one of the most recent implications of neuroscientific evidences regarding the OFC - possible functional dissociation between two of its sub-regions : lateral and medial. We present a system-level computational model of decision-making and learning involving the two sub-regions taking into account their individual roles implicated in neuroscientific studies. We leverage well-known computational architecture of thalamo-cortical basal ganglia loops on a 3-arm bandit task with varying reward probabilities. We simulate lesions of lateral and medial OFC structures in the model to show differential effects in performance depending on the value difference of the presented options, thus accounting for the recent experimental findings about the dissociate functional roles of both the sub-regions.

Dans le contexte d'un comportement animal souple et adaptatif, le cortex orbitofrontal (OFC) se révèle être l'une des régions cruciales du cortex préfrontal (PFC) influençant les processus en aval de l'évolution de la maladie. la prise de décision et l'apprentissage dans les régions sous-corticales. Bien que l'OFC ait été impliqué pour être important dans une variété de processus comportementaux connexes, les mécanismes exacts ne sont pas clairs, à travers lesquels le CFO code ou traite l'information liée à la prise de décision et à l'apprentissage. Ici, nous proposons un de l'OFC au niveau du système, en le positionnant au point de jonction des systèmes sous-corticaux et d'autres systèmes préfrontaliers. systèmes. En particulier, nous nous concentrons sur l'une des implications les plus récentes des preuves neuroscientifiques. en ce qui concerne le CFO - dissociation fonctionnelle possible entre deux de ses sous-régions : latérale et latérale médial. Nous présentons un modèle informatique de prise de décision et d'apprentissage à l'échelle du système qui fait appel à l'expertise de l deux sous-régions en tenant compte de leur rôle individuel dans les études neuroscientifiques. Nous tirer parti de l'architecture informatique bien connue des boucles thalamo-corticales des ganglions basaux thalamo-corticaux sur un bras à 3 bras tâche de bandit avec différentes probabilités de récompense. Nous simulons des lésions des structures latérales et médianes de l'OFC dans le modèle pour montrer les effets différentiels de performance en fonction de la différence de valeur de la variable a présenté des options, tenant ainsi compte des récentes découvertes expérimentales sur la dissociation fonctionnelle de l rôles des deux sous-régions.

Domaines: Neurosciences [q-bio.NC]; Neurosciences; Modélisation et simulation

Bhargav Teja Nallapu, Frédéric Alexandre. A system-level computational model of decision-making and learning in the lateral and medial sub-regions of Orbitofrontal Cortex. OFC 2019 : Fourth Quadrennial Meeting on OFC Function, Nov 2019, Paris, France. ⟨hal-02417618⟩