关于大脑神经元如何影响选择的新见解

圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员通过研究动物在两种饮料中做出的选择,发现大脑中某些神经元的活动直接导致了这种选择。这些发现可以让我们更好地理解在成瘾和抑郁等情况下,决策是如何出错的。信贷:迈克Worful

当你面对一个选择时,如你的选择,在你的眼睛上方,你是否有冰淇淋或巧克力蛋糕。动物研究表明,每个选项在大脑中激活一组不同的神经元。令人难以诱惑,相应的神经元火越快。

现在,一项研究圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员已经证明了这些活动编码选项的值并决定最终决定。在实验中,研究人员让动物在不同的果汁口味中进行选择。通过改变神经元的活动,研究人员改变了猴子对每个选项的吸引力,导致动物做出不同的选择。该研究发表在11月2日的杂志上自然

详细了解如何在大脑中取消选择和选择将有助于我们了解瘾,饮食障碍,抑郁和精神分裂症等条件的人们如何出现问题。

资深作者Camillo Padoa-Schioppa博士是神经科学、经济学和生物医学工程教授,他说:“在许多精神和神经精神疾病中,患者总是做出糟糕的选择,但我们不知道确切原因。”“现在我们找到了这个谜题的一个关键部分。随着我们对选择背后的神经机制的阐明,我们将对这些疾病有更深入的了解。”

18世纪,经济学家丹尼尔•伯努利(Daniel Bernoulli)、亚当•斯密(Adam Smith)和杰里米•边沁(Jeremy Bentham)提出,人们在做出选择时,要计算每个承诺的主观价值,并考虑数量、质量、成本和实际接受承诺的可能性等因素。一旦计算出来,就会比较这些值来做出决定。人们花了近三个世纪的时间才找到了关于大脑中此类计算和比较的第一个具体证据。2006年,Padoa-Schioppa和John Assad博士,哈佛医学院的神经生物学教授,发表了一篇开创性的论文自然描述神经元的发现,编码主观价值提供和选择的商品。这些神经元是在眼窝额叶皮层中发现的,眼窝额叶皮层位于眼睛上方,与目标导向行为有关。

不过,当时他们还无法证明大脑中编码的价值观会直接导致做出这一选择而不是另一种选择。

“我们发现编码主观值的神经元,但值信号可以指导各种行为,而不仅仅是选择,”Padoa-Schioppa说。“他们可以指导学习,情感,感知的关注和电机控制的方面。我们需要在特定的大脑区域指南选择中显示该值信号。”

为了检查神经元编码的值与选择行为之间的连接,研究人员进行了两个实验。该研究由第一作者SébastienBallesta进行,然后是一名博士后研究员,以及一名研究生,博士施,博士,博士,博士,那么是一名研究生,那么设计了一个研究生实验。Ballesta现在是法国史特拉斯堡大学的副教授;香槟现在在布朗大学。

在一项实验中,研究人员反复给猴子提供两种饮料,并记录它们的选择。这些饮料的份量不同,包括柠檬汁、葡萄汁、樱桃汁、桃汁、果汁、苹果汁、蔓越莓汁、薄荷茶、猕猴桃汁、西瓜汁和盐水。猴子通常更喜欢一种口味,但它们也喜欢更多而不是更少的口味,所以它们的决定并不总是容易的。每只猴子通过看它的眼睛来表示自己的选择,然后选定的饮料就送来了。

然后,研究人员在每只猴子的胰腺癌皮质中放置微小电极。电极无痛地刺激代表每个选项的值的神经元。当研究人员通过电极交付低电流时,在猴子提供两杯饮料时,专用于两种选择的神经元开始发射。从猴子的角度来看,这意味着两个选项都变得更加吸引力,但由于价值在大脑中编码的方式,一个选项的吸引力增加了比另一个选择的吸引力增加。结果表明,低级刺激使得动物更有可能以可预测的方式选择一个特定的选择。

在另一个实验中,猴子先看到了一个选择,然后是另一个选择,然后是他们做出了选择。在猴子考虑一个选择时提供更高的电流扰乱了当时发生的价值的计算,使猴子更有可能选择任何选项没有中断。此结果表明计算中的值都是做出选择的必要部分。

“当涉及到这种选择时,猴子的大脑和人类的大脑“Padoa-Schioppa说,”Padoa-Schioppa表示​​非常相似。“我们认为同样的神经电路是人们制造的各种选择,例如餐厅菜单,财务投资或选举中的候选人之间的不同菜肴。即使是职业生涯也可以选择或者结婚的主要生命决定也可能利用这个电路。每次选择都是基于主观偏好,这个神经电路负责它。“

更多信息:眶额皮质编码的价值与经济选择有因果关系,自然(2020)。DOI:10.1038 / s41586-020-2880-x,www.nature.com/articles/s41586 - 020 - 2880 - x

期刊信息:自然