我们的脑显示出惊人的适应性,在看似相似的情况下产生不同的反应。相同的感官输入可以根据行为上下文导致不同的选择。一个很好的例子是足球中的点球:一名球员可能目标是未被占用的球门角落或瞄准守门员,希望他能够侧身。两种选择都源自球员对守门员姿势的感知,但结果却截然不同。
研究德国灵长类动物中心(DPZ)——哥廷根的莱布尼茨灵长类研究所的研究人员,旨在揭示大脑如何管理这种灵活性。他们的研究结果表明,根据情况的需求,我们的大脑要么重复使用已有的神经通路,要么根据上下文创建新的模式以决定行动。这表明,目标导向的行为和认知适应性可以通过多种方式实现,具体取决于行为调整的特定需求。结果为为什么一些新情况比其他情况更难适应提供了见解,无论是在社交场合还是在体育活动中(自然通讯)。
研究人员训练猕猴在监测涉及这种计划的神经元活动时进行手臂运动规划。猕猴在两个不同的场景中进行测试。在第一个场景中,它们必须应用学习的规则来决定是指向屏幕上的目标(“守门员”)还是选择相对的一侧(“空角落”)。在第二个场景中,猕猴被要求适应一个改变的感官环境,需要在镜像反转的观看条件下操作。再次地,显示在一侧的目标与相对一侧的运动相关联。
研究揭示了大脑在这两种情况下的参与方式不同。在基于学习规则的第一个场景中,大脑依赖于已有的神经通路。它利用这些先前存在的网络来规划运动,而不需要显著改变神经连接。然而,在第二个场景中,感官环境发生了变化,大脑需要建立新的神经模式才能成功完成任务。因此,大脑根据上下文以不同方式解释和响应相同的感官数据,采用的是不同的方法。
“灵活地将各种行为与特定情况关联的能力是我们大脑的一项基本技能,”传感运动研究小组负责人兼研究的领导者亚历山大·盖尔表示。“有时,这需要对神经电路进行复杂的重新配置,但通常,我们所称的认知控制就足够了,如我们的新发现所暗示的那样,大脑重新利用它已经知道的神经模式。我们怀疑这种机制在我们在动态社交背景下进行决策时也适用,这种背景可能从竞争到合作范围不等。例如,但我们还未能确认这一点。”