In nature, the ability to select and control the appropriate sequence of actions is a fundamental brain function for survival. However, the neural mechanisms of strategic action selection in response to changing circumstances remain largely unknown. To explore this, we developed a novel hunting paradigm that requires immediate action choices in response to obstacles and prey that change position in real-time. We revealed that the motor cortex selectively encodes different hunting actions. Furthermore, we discovered how the motor cortex to the dorsomedial striatum projection is involved in strategic action selection. Our research suggests that the motor cortex and striatum conduct action selection in response to dynamic settings and depend on the learning state and the sensory information. Finally, we tried to solve the limitations of previous cortical function research using the optogenetics by applying the f-μLED and the MMTENG.
자연 환경에서 연속 행동 중 적절한 동작을 선택하고 조절하는 능력은 자연에서 생존하기 위한 기본적인 뇌 기능이다. 그러나 변화하는 상황에 대응하여 연속적이고 전략적 행동 선택을 하는 신경 메커니즘은 거의 알려지지 않은 상태로 남아있다. 이를 탐구하기 위해 필자는 다양한 장애물 환경과 실시간으로 위치가 변하는 사냥감에 반응하여 즉각적인 행동 선택을 해야 하는 사냥 행동 페러다임을 만들었다. 먼저, 운동대뇌피질이 연속적인 사냥 행위를 선택적으로 인코딩 하는 것을 보이고, 운동대뇌피질에서 등쪽중앙선조체까지 이어진 신경 회로가 전략적 행동 선택에 어떻게 관여하는지를 밝혀냈다. 이러한 결과는 운동대뇌피질 및 선조체가 변화하는 상황에 대응하여 행동을 선택하는 역할을 하며 학습 상태 및 감각 자극의 유무에 의존함을 시사한다. 마지막으로, 유연 마이크로 LED와 나노자가발전기를 접목하여 기존의 광유전학 기술을 활용한 대뇌피질 기능연구의 한계를 해결하고자 하였다.
