Towards an executive without a homunculus: computational models of the prefrontal cortex/basal ganglia system

前额叶皮质 工作记忆 神经科学 执行职能 动作选择 基底神经节 心理学 认知心理学 注意力控制 认知科学 认知 计算机科学 中枢神经系统 感知
作者
Thomas E. Hazy,Michael J. Frank,Randall C. O׳Reilly
出处
期刊:Philosophical Transactions of the Royal Society B [The Royal Society]
卷期号:362 (1485): 1601-1613 被引量:456
标识
DOI:10.1098/rstb.2007.2055
摘要

The prefrontal cortex (PFC) has long been thought to serve as an ‘executive’ that controls the selection of actions and cognitive functions more generally. However, the mechanistic basis of this executive function has not been clearly specified often amounting to a homunculus. This paper reviews recent attempts to deconstruct this homunculus by elucidating the precise computational and neural mechanisms underlying the executive functions of the PFC. The overall approach builds upon existing mechanistic models of the basal ganglia (BG) and frontal systems known to play a critical role in motor control and action selection, where the BG provide a ‘Go’ versus ‘NoGo’ modulation of frontal action representations. In our model, the BG modulate working memory representations in prefrontal areas to support more abstract executive functions. We have developed a computational model of this system that is capable of developing human-like performance on working memory and executive control tasks through trial-and-error learning. This learning is based on reinforcement learning mechanisms associated with the midbrain dopaminergic system and its activation via the BG and amygdala. Finally, we briefly describe various empirical tests of this framework.
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