来自全球的一组科学家发现了参与计划的神经过程。他们的研究结果表明,大脑前额叶皮层和海马体之间的相互作用使我们能够想象未来的情境,以便影响我们的选择。
在面临重大决策时,我们常常会花一点时间考虑各种选项的可能结果。这个过程被称为“心理模拟”,在我们的日常计划和决策中至关重要。然而,大脑实现这一过程的具体机制尚不完全清楚。该研究考察了大脑如何利用神经过程进行计划。研究结果发布在《自然神经科学》期刊上,表明前额叶皮层和海马体之间的相互作用使我们能够想象未来的结果,以帮助决策。
来自纽约大学心理学系的助理教授马塞洛·马塔尔(Marcelo Mattar)以及论文的一位作者解释说,前额叶皮层充当“模拟器”,利用存储在海马体中的认知地图来心理测试潜在行为。这项研究为涉及计划的神经和认知机制提供了深刻的见解,计划是人类和动物行为的一个基本方面。对这些大脑机制的更深入理解可能最终改善对影响决策能力的疾病的治疗。
前额叶皮层(用于规划和决策)和海马体(用于记忆形成和存储)的角色早已确立。然而,它们在深思熟虑的决策,尤其是在我们需要在行动前思考的决策中的具体职责则不太明确。
为了阐明规划的神经机制,马塔尔及其同事——伦敦大学学院的计算神经科学家克里斯托弗·詹森(Kristopher Jensen)和加州大学伯克利分校的神经科学家安妮·柯林斯(Anne Collins)——开发了一个将这两个大脑区域整合为一个系统的计算模型。剑桥大学的计算神经科学教授吉约姆·亨内昆(Guillaume Hennequin)合作创建了一个预测规划过程中大脑活动的计算模型。他们使用来自人类和实验室老鼠的数据来验证模型的可靠性。该模型称为递归神经网络(RNN),能够从输入信息中学习模式。
研究人员在现有的规划知识基础上引入了新的复杂性层次,如“想象的行为”,以更好地捕捉决策过程,这一过程涉及评估潜在选择的后果,类似于棋牌运动者在棋盘上设想的走棋。大脑在做出决策之前设想不同结果和情境的能力至关重要。这些心理模拟涉及前额叶皮层和海马体,帮助我们迅速适应新情况,例如在道路封闭时寻找替代路线。
研究人员利用行为和神经数据测试了该计算模型。他们进行了一项实验,以测量人们在计算机屏幕上导航虚拟迷宫的方式和每一步决定所花费的时间。这有助于确认模型关于海马体在决策中角色的预测。研究人员使用了老鼠在迷宫中导航的神经记录来规划他们的研究。他们将老鼠的行为和大脑活动与人类执行相似任务的行为进行了比较。这种方法在该领域被认为是创新的。研究结果支持了计算模型,并显示出前额叶皮层和海马体之间复杂的关系。当人类参与者在迷宫中思考后行动时,大脑活动增加,而老鼠在实验中表现出类似的行为。老鼠在迷宫中导航时的神经反应与模型创建的模拟密切匹配。马塔尔表示,这项研究为这些大脑回路如何让我们在做出决策之前考虑行动提供了根本理解。此外,训练人类和动物参与者以及RNN执行相同任务的方法为获得对行为的见解提供了一种新的基本方式,加州大学伯克利分校的神经生理学研究人员约翰·维多尔斯基(John Widolski)和大卫·福斯特(David Foster)提供了实验数据,支持了这一分析。