Armin Lak

Ragnar Söderbergforskare i medicin // År: 2018 //
Anslagsförvaltare: Karolinska Institutet // Belopp: 8 000 000 kr

 

Forskning

Vi fattar beslut av olika slag, och vi strävar ständigt efter att fatta bra beslut. Hur ändrar vi oss när vi fattar olika beslut? Och hur lär vi oss att fatta bättre beslut? Forskningsprojektet vill svara på dessa grundläggande frågor på de enskilda hjärncellernas nivå och de vägar som de använder för att kommunicera.

Armin Lak kommer att använda ett särskilt framtaget beteendetest på möss. Under testet registreras nervcellernas elektriska aktivitet i den främre delen av hjärnan, en kritisk nod för beslutsfattande, och i dopaminproducerande celler, som är kända för att vara viktiga för inlärning. Sedan undersöks förhållandet mellan cellaktivitet, val och inlärning.

Forskningen kommer att kunna avslöja de cellulära grunderna för inlärning och beslutsfattande; kognitiva funktioner är påverkade i olika psykiatriska störningar, såsom vid depression. Genom att förstå den cellulära grunden för beslutsfattande kan vi belysa varför och hur hjärnan är förändrad i psykiatriska störningar.

My research

Decision making concerns every aspect of our lives, from daily routines such as what to eat for lunch to more life changing occasions such as whom to marry. Despite substantial progress in understanding the psychological and computational foundations of decision making, the brain hardware, i.e. neuronal circuits, that govern choice behaviour have remained elusive. This hypothesis-driven proposal aims at identifying neuronal circuits that underlie our decisions. Our research will take the following complementary directions:
A) We will examine the activity of neurons in the frontal cortex during multiple decision making paradigms in order to investigate whether different decisions recruit distinct neurons, or whether the same neurons represent decisions in various contexts.
B) We will focus on dopamine neurons, which play a major role in decision making, and examine specialised roles of distinct types of these neurons in choice behaviour.
C) We will establish how decision uncertainty influences learning, and how dopamine circuits regulate learning in uncertain environments. These studies are made possible by our expertise in advanced behavioural, computational, large-scale electrophysiological and imaging tools to study genetically- and anatomically-defined neuronal circuits in awake behaving mice. Our work will result in a circuit-level understanding of complex choice behaviour, and will ultimately provide insights into the pathophysiology of diseases compromising cognition.

Selected publications

1. Schultz W, Stauffer WR, Lak A, The phasic dopamine signal maturing: from reward via behavioural activation to formal economic utility. Current Opinion in Neurobiology, 2017.

2. Lak A Burgess CP, Steinmetz NA, Zatka-Haas P, Reddy CB, Jacobs EAK, Linden JF, et al, High-yield methods for accurate two-alternative visual psychophysics in head-fixed mice. Cell Reports, 2017.

3. Lak A, Nomoto K, Keramati M, Sakagami M, Kepecs A, Midbrain dopamine neurons signal belief in choice accuracy during a perceptual decision. Current Biology, 2017.

4. Lak A, Stauffer WR, Schultz W, Dopamine neurons learn relative chosen value from probabilistic rewards. eLife, 2016.

5. Stauffer WR, Lak A, Yang A, Borel M, Paulsen O, Boyden E, Schultz W, Dopamine neuron-specific optogenetic stimulation in Rhesus macaques. Cell, 2016.

6. Okun M, Lak A, Carandini M, Harris KD, Long term recordings with immobile silicon probes in the mouse cortex. PLOS ONE, 2016.

7. Lak A, Costa GM, Romberg E, Koulakov A, Mainen ZF, Kepecs A, Orbitofrontal cortex is required for behavioral report of perceptual decision confidence. Neuron, 2014.

8. Lak A, Stauffer WR, Schultz W, Dopamine reward prediction error responses reflect marginal utility. Current Biology, 2014.

9. Lak A, Stauffer WR, Schultz W, Dopamine prediction error responses integrate subjective value from different reward dimensions. PNAS, 2014.

10. Lak A, Arabzadeh E, Harris JA, Diamond ME, Correlated physiological and perceptual effects of noise in a tactile stimulus. PNAS, 2010.