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大脑是如何做出“我要努力”的决定
来自Emory大学的神经科学家已经提供了清晰的视觉证据,证明了大脑的腹侧纹状体负责在人们决策过程中权衡成本与收益。 腹侧纹状体位于大脑半球的深处,是与运动相关的区域,并介导奖励性的经历和动机。神经影像学表明,腹侧纹状体在决策过程中会激活,以编码与成本(例如等待时间和概率)相关的奖励的潜在价值。先前对啮齿动物的研究表明,腹侧纹状体对于激励动物争取诸如食物之类的奖励至关重要,动物研究还显示了腹侧纹状体中两个相反信号的证据(激活信号帮助动物准备工作,折扣信号帮助动物选择最不需要努力的奖励),这些信号的存在从未在人体中进行过测试。 研究人员设计了功能磁共振成像实验,该实验可以使参与者保持仰卧姿势,并且还可以将涉及努力的神经信号与与努力成本相关的神经信号分开,研究员创建了一个虚拟迷宫,一边扫描受试者的大脑,一边向受试者展示需要不同程度努力的迷宫导航任务,三种走出迷宫的方法难度逐渐增高。实验测量受试者的神经活动,他们在两个选项之间进行了一系列选择,每个选项所需的奖励和努力程度各不相同,依次显示工作量和奖励金额,为的是在预判所需努力程度时,分离出工作激活信号。 结果表明,腹侧纹状体的两个不同区域在响应不同阶段的体力劳动和基于努力的决策制定时会触发,并发生部分重叠。腹部区域的活动主要与奖励和努力成本有关,而背侧区域的活动主要与开始努力有关。今后,研究人员希望对大脑如何编码与动机有关的信号有更多的认识。
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脑电波引导我们发现惊喜
在动物对可预测和令人惊讶的图像做出反应时,测量它们沿着大脑表面或大脑皮层的数千个神经元,研究人员观察到,来自大脑额叶认知区域的低频脑电波和低频脑电波或节律减弱了与可预测刺激相关的神经活动,这为大脑后部感觉区域的神经元通过更高频率的伽马波向前推进与意外刺激相关的信息做了准备。携带抑制性预测的α/β回流通常通过更深的皮层通道,而携带新刺激的兴奋性γ的正向流则跨表层传播。这些结果促成了一种概念模型——预测路由,通过抑制前馈γ波节律和相关的棘波,低频的α/β节律“准备”通路处理预测输入,从而实现预测编码。
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神经元活动反应了我们的自信程度
每天,我们都需要做许许多多的决定,包括早餐吃什么以及选哪种蛋糕来配咖啡。对于其中的一些决定我们非常确定,而对于另一些我们则会犹豫、会纠结。来自波恩大学的一支研究团队则发现,决策行为中的这种确信程度的差异可以体现在脑细胞的活动上。具体而言,颞叶中一些特定神经元的放电频率越高自信度也就越高。由此可见,主要负责记忆存储的颞叶区域不但会记录我们做了哪些决策,还会录入我们在做决定时的确信程度。研究人员认为,这可能是出于一种学习需要,可帮助我们在未来避开那些错误的决定。
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多巴胺和血清素在感知以及决策行为中的作用
多巴胺和血清素是两种可调控多种基础生理功能的神经递质,且与运动类以及精神类疾病的发病具有紧密的联系。有关这两种物质的既往研究大多以动物模型为主,很少涉及到人体实验,而在这项最新的研究中,利用快扫描循环伏安法,实验人员成功记录了2名帕金森病患者以及3名特发性震颤患者在进行决策任务时大脑中这两种神经递质的含量变化。通过对这些数据进行分析,我们就能知晓人类的大脑是如何基于视觉信息来做出决策的,以及多巴胺和血清素在这类感官推理行为中所起到的作用。研究结果显示,血清素主要负责追踪不确定性,其整体水平会随着个体确信程度的上升而有所回落,而多巴胺水平则与预测行为有关,多在决策行使前出现上升。这一结论的发现能帮助我们理解血清素再摄取抑制剂等药物具体是如何对患者的认知功能、决策行为以及精神状态产生影响的。
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能重新编码的脑细胞赋予决策行为以灵活性
人类,包括其他各种动物,都具有适应新环境的能力。苏黎世大学的研究团队最近解码了这种适应能力的神经元基础。当实验小鼠试图从旧有的行为模式切换到新模式时,基于分子生物学和影像学的单一神经元分析结果显示,眶额皮层内的一部分神经元出现了极其活跃的反应。这些神经元具有可延伸到视觉区域的长轴突,在任务初期还会显现出旧有的活动模式,但不久就会开始进行重新编码,以适应新的生存需求。如果人为的对这些神经元的活动进行抑制,重新学习的过程就会被打断,实验小鼠也将无法学会新的行为模式。这一研究结果表明,眶额皮层内的神经元对决策行为的灵活性起着至关重要的作用。
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利他行为的学习效率高于利己行为
曾有实验表明,人类在学习利己行为时要比学习利他行为来得更为高效。而这项最新的研究结果则扩充了该结论,证实人类并非永远都是自私的。在学习有哪些行为会危害到自身和他人的时候,参与者对后者的敏感性要明显高于前者。这种避免伤害到他人的亲社会特性甚至能从脑成像图中显现出来。在学习怎样才不会伤害到别人的时候大脑中参与决策拟定的腹内侧前额叶皮层表现出了远高于学习避免自我伤害时的活跃性,并与负责换位思考的社交脑区域产生了较高的联结强度。由此可见,人类的意识并非是完全利己而独立存在的,其亦具有很强的集体性和利他性。
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大脑的内在状态对决策行为的影响
影响我们决策的不单有外界信息还有我们内在的身体状况,像是饥饿、疲劳等情况都会对行为和决定产生影响。除了自身可察觉的这些状态外,大脑内无法被明确感知到的一些电信号的起伏在决策行为中也起着重要的作用。对前额叶和视皮层这两个脑区同时进行长时间的监测后研究人员发现,这两个部位会在个体进行视觉决策任务的时候表现出一种联动的缓慢波动。波动的出现则意味着一种微弱而不可查的兴奋状态,这一波动的潮起潮落被证实会对决策结果产生影响,且这种影响完全不受控于个体的自我意志。该结论的发现刷新了我们对意识与决策行为的认知,且对多个领域都有着深远的意义,不但能帮助我们理解注意力的起伏还能解释脑机接口中脑波信号的变化问题,对以冲动行为为主要特征的精神类疾病亦有着一定的启示作用。
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脑成像研究揭露决策行为新机制
日常生活中我们所做的决策不单受选项的价值差异所影响,还会取决于所处的环境。在经常性能获得奖赏的环境中,人们倾向于重复那些过去所做的决定,而在不常获得奖赏的环境中,就会对新的选项做更多的探索。除此以外,环境中的不确定性对决策也会产生一定的影响。在初次接触众多选项的时候,大脑通常会先表现出一定的探索精神,在掌握了较多的情况后便会更倾向于选择那些自己所熟悉的选项。功能性核磁共振结果揭露了这些机制所涉及的脑区,其中,负责评估环境奖赏特性的区域位于岛叶皮层和中缝核背侧,而从腹内侧前额叶皮层的激活情况中我们则能推测出这是一个在探索新选项的大脑还是一个喜欢确定性的大脑。包括赌博成瘾在内的诸多决策相关的精神和行为类障碍都有可能使用该实验结果来进行解释,并由此找到有针对性的干预手段。
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一著名经济学实验已被验证数千次
不同于物理法则,经济学定理中的核心变量在于人,而人的行为往往被认为是不可预测的。然而,在分析了20,000份经典供需法则的实验结果后,研究人员发现,这些数据具有高度的一致性,且与经济学定理所预测的结果极其相近。不管有着怎样的个体差异存在,经典供需法则原理被证实能像物理定理一样对集中市场中的交易行为进行准确预测。虽然乍看之下个体的经济行为都带有着自我意志且完全称不上是绝对理性的,但这项研究却表明,大规模的人类行为也有其公式存在。
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两处脑区在目标发生冲突时的重要作用机制
趋避冲突是一种矛盾的心理状态,发生在某一选择对个体而言同时具有吸引力和排斥力的情况下。对趋避冲突的神经学机制的了解有助于过度回避类心理疾病(抑郁、焦虑、创伤后应激障碍)和过度冒险类行为障碍(赌博成瘾、躁狂症)的治疗。在对癫痫患者大脑内310个神经元的电信号进行记录与解析后研究人员发现,在风险和机遇共存的情况下,内侧颞叶(MTL)在经历损失后的激活与未来的回避行为有所关联。虽然内侧前额叶皮质(mPFC)中的神经元相比奖赏会对损失作出更强的反应,但这种反应对回避行为的影响亦是通过MTL而产生作用。可见,在经历趋避冲突时,mPFC主要负责编译奖惩评估的结果,而MTL则负责在接收到来自mPFC的信号后做出具体决策。趋利以及避害的程度每个人都有所不同,且会受压力等因素影响。通过对大脑内涉及趋避冲突决策的相关区域进行分析,就能解码这一个人特质。可以说,我们的性格和意识都明明白白的刻印在大脑的神经网络之中,只要有足够的理论支持,就能将其完整翻译出来。