CONTROLE NEURAL HIERÁRQUICO DE SELEÇÃO E APRENDIZAGEM DE AÇÕES.

Resumo

RESUMO

A realização de ações sequenciais é essencial para a sobrevivência humana e interações sociais. Apesar do progresso tecnológico para a gravação de atividade neural e achados recentes demonstrando como o cérebro controla e organiza ações sequenciais, ainda é necessário que se faça uma integração das abordagens teóricas e de evidências experimentais que melhor descrevem o controle neural do comportamento motor humano. Neste artigo, serão apresentados achados neurocientíficos recentes que ligam circuitos neurais organizados de forma paralela ao controle de ações sequenciais. Será proposto que esses circuitos neurais paralelos são, na realidade, controladores especializados na implementação de estratégias de seleção de ações e que essas estratégias assumem o controle do comportamento motor dependendo do contexto e do nível de experiência que indivíduos tem com certas tarefas. Serão mostradas evidências comportamentais e neurofuncionais da existência de três estratégias de seleção de ações (exploração, modelo-guiado, hábito-guiado) e como essas estratégias são realizadas por circuitos/controladores neurais conectando diferentes áreas do córtex frontal, dos gânglios de base e do cerebelo. Finalmente, será proposto uma extensão desse modelo paralelo de controle motor para um modelo neural hierárquico onde controladores diferentes trabalham de forma independente mas também enviam sinais entre si para auxiliar na arbitragem do controlador mais adequado para o controle motor dependendo do contexto.

PALAVRAS-CHAVE

Seleção de ações, circuitos córtico-subcorticais paralelos, controle hierárquico, inferência ativa.

Hierarchical Neural Control of Action Selection and Learning

ABSTRACT

Human survival and social interactions are highly dependent on the selection of sequential actions. Despite recent technological advances to record neural activity and recent findings demonstrating how the brain controls and organizes sequential actions, a broader theoretical approach is needed to integrate the theoretical advances and the experimental evidence that best explains the neural control of human sequential behavior. This opinion piece will discuss the recent neuroscientific findings that revealed the existence of parallel neural circuits implicated in the control of sequential actions. It will be argued that these parallel neural circuits are, in fact, neural controllers specialized at implementing action selection strategies and that such strategies assume behavior control in a context-dependent manner according to an individual’s experience. This opinion will also present behavioral evidence supporting the existence of three action selection strategies (exploratory, model-based, habit-based) and functional neuroimaging evidence demonstrating how these strategies are realized by distinct neural controllers linking the prefrontal cortex, the basal ganglia and the cerebellum. Finally, the parallel model of neural control of action selection will be extended into a hierarchical model where different controllers, represented by parallel neural circuits, work independently and also share information that supports controller arbitration.

KEY-WORDS

Action selection, cortico-subcortical circuits, hierarchical control, active inference