2020年11月2日

关于大脑神经元如何影响选择的新见解

通过研究在两种饮料中选择的动物,圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员发现,大脑中某些神经元的活动直接导致一种选择对另一种选择的选择。这些发现可能会导致人们更好地了解在成瘾和抑郁等情况下决策的错误方式。信用:迈克·沃沃尔

当您面临一个选择时,比如说要吃冰淇淋还是用巧克力蛋糕做甜点,当您权衡选择时,眼球上方的大脑细胞就会燃烧。动物研究表明,每种选择都会激活大脑中一组不同的神经元。报价越诱人,相应的神经元发射速度就越快。

现在,在 圣路易斯华盛顿大学医学院研究人员的研究表明,这些物质的活性 对选项的值进行编码并确定最终决策。在实验中,研究人员让动物在不同的果汁口味之间进行选择。通过改变神经元的活动,研究人员改变了猴子发现每个选项的吸引力,从而导致动物做出不同的选择。该研究于11月2日发表在该杂志上 性质.

对选项的价值以及在大脑中进行选择的详细了解将有助于我们了解在成瘾,饮食失调,抑郁和精神分裂症等疾病患者中决策的错误方式。

神经科学,经济学和生物医学工程学教授卡米洛·帕多瓦·希奥帕(Camillo Padoa-Schioppa)博士说:“在许多精神和神经精神疾病中,患者总是做出错误的选择,但我们不知道为什么。” 。 “现在,我们已经找到了这个难题的一个关键部分。当我们阐明选择背后的神经机制时,我们将对这些疾病有更深入的了解。”

在18世纪,经济学家丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli),亚当·史密斯(Adam Smith)和杰里米·本瑟姆(Jeremy Bentham)建议人们通过计算每个要约的主观价值,并在考虑数量,质量,成本和实际收到承诺要约的可能性等因素的情况下进行选择。一旦计算,将对值进行比较以做出决定。在大脑中花了将近三个世纪的时间才找到这种计算和比较的第一个具体证据。 2006年,帕多瓦·希奥帕(Padoa-Schioppa)和哈佛医学院神经生物学教授约翰·阿萨德(John Assad)博士在 性质 描述了编码提供的和选择的商品的主观价值的神经元的发现。神经元位于眶额叶皮层,即与目标定向行为有关的眼睛上方的大脑区域。

但是,当时他们无法证明大脑中编码的值直接导致选择一个选项而不是另一个。

Padoa-Schioppa说:“我们发现了编码主观价值的神经元,但是价值信号可以指导各种行为,而不仅仅是选择。” “它们可以指导学习,情绪,知觉注意力和运动控制方面。我们需要证明特定大脑区域的价值信号可以指导选择。”

为了研究神经元编码的值与选择行为之间的联系,研究人员进行了两个实验。该研究由当时的博士后研究员SébastienBallesta博士和研究生Weikang Shi进行,该研究由当时的研究生Katherine Conen博士设计,其中一位是研究生。实验。 Ballesta现在是法国斯特拉斯堡斯特拉斯堡大学的副教授; Conen现在就读于布朗大学。

在一项实验中,研究人员反复向猴子提供了两种饮料,并记录了动物的选择。提供的饮料数量不等,包括柠檬汁,葡萄汁,樱桃汁,桃汁,果汁饮料,苹果汁,酸果蔓汁,薄荷茶,猕猴桃饮料,西瓜汁和盐水。猴子通常喜欢一种口味而不是另一种口味,但它们也喜欢得到更多而不是更少,因此它们的决定并不总是那么容易。每只猴子朝其视线表明自己的选择,并运送了所选择的饮料。

然后,研究人员在每只猴子的眶额皮质中放置了微小的电极。电极可以无痛地刺激代表每种选择价值的神经元。当研究人员通过电极向小动物输送低电流时,给猴子提供了两种饮料,专门用于这两种选择的神经元开始放电得更快。从猴子的角度来看,这意味着两种选择都更具吸引力,但是由于大脑中值的编码方式,一种选择的吸引力比另一种增加了。结果是低水平的刺激使动物更有可能以一种可预测的方式选择一种特定的选择。

在另一个实验中,猴子在做出选择之前先看到了一个选择,然后是另一个选择。在猴子正在考虑一种选择的同时提供更高的电流会破坏当时发生的价值计算,从而使猴子更有可能选择不受干扰的任何一种选择。此结果表明在 是做出选择的必要部分。

“谈到这种选择,猴子的大脑和人类 Padoa-Schioppa说:“我们看起来很相似。我们认为,同一条神经回路是人们做出各种选择的基础,例如在餐厅菜单上的不同菜肴之间进行选择,进行金融投资或在选举中进行候选人之间的选择。即使是重大的人生决定,例如选择哪个职业或与谁结婚,也可能会利用这一途径。每当一个选择基于主观偏好时,这个神经回路就会对此负责。”

更多信息: 眼眶额叶皮层编码的值与经济选择有因果关系, 性质 (2020)。 DOI:10.1038 / s41586-020-2880-x , www.nature.com/articles/s41586-020-2880-x

期刊信息: 性质

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