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Nature解读!大脑神经元如何影响机体所做出的选择?

来源:本站原创 2020-11-18 23:45

2020年11月19日 讯 /生物谷BIOON/ --日前,一篇刊登在国际杂志Nature上题为“Values encoded in orbitofrontal cortex are causally related to economic choices”的研究报告中,来自华盛顿大学医学院等机构的科学家们通过研究揭示了大脑神经元影响机体选择的分子机制。当我们面临并权衡选择时,比如吃冰激凌还是巧克力蛋糕当甜点时,我们大脑中的一组脑细胞就会“燃烧”起来,对动物的研究结果表明,每种选择都会激活大脑中一组不同的神经元,“出价”越诱人,相应的神经元就会越快地被激活。

这项研究中,研究人员通过研究揭示了这些神经元细胞编码机体选择的价值并决定最终选择的机制,在实验中,研究者让动物在不同口味的果汁中进行选择,通过改变神经元细胞的活性,研究者就能够改变猴子对每个选项的吸引力,从而导致其做出不同的选择。深入理解大脑中的选项是如何被重视并做出选择的,或能帮助研究人员理解决策机制是如何在多种疾病患者机体中出错的,比如成瘾症、饮食失调、抑郁症和精神分裂症等。

研究者Camillo Padoa-Schioppa教授说道,在一些精神和神经精神性疾病患者中,患者始终会做出错误的选择,但我们并不清楚其中的原因,如今我们找到了这个谜题的一个关键部分,当我们阐明隐藏在机体选择背后的神经机制时,我们对这些疾病或许就会有更为深入的了解。18世纪,经济学家Daniel Bernoulli, Adam Smith和Jeremy Bentham就提出,人们会通过计算每个提议的主观价值、考虑诸如数量、质量、成本和实际收到承诺的可能性等因素,来在选项中进行选择,一旦计算出价值后,人们就会进行比较从而做出决定。

图片来源:Mike Worful

花了将近3个世纪的时间,研究人员才在大脑中首次找到这种计算和比较的具体证据,2006年,来自哈佛医学院的研究者Padoa-Schioppa就在Nature杂志上刊文表示,他们发现了能够编码机体主观价值提供和选择商品的特殊神经元细胞,这些神经元位于眼窝前额皮质区域,而该皮质区是大脑的一个区域,其主要参与目标导向行为的发生。不过当时研究人员无法证明,大脑中编码的价值会直接导致机体选择一个选项而不是另一个选项。

研究者Padoa-Schioppa说道,我们发现了编码主观价值(主体性价值观)的神经元,但价值信号可以指导各种行为,而不仅仅是选择,其能够指导学习、情感、感知注意力以及运动控制的各个方面,而我们就需要证明,特定大脑区域的价值信号会指导机体的选择。为了研究神经元编码的价值和选择行为之间的关联,研究人员进行了两项实验,在第一项实验中,研究人员反复向受试猴子提供两种饮料,并记录动物的选择,饮料的提供量不同,包括柠檬水、葡萄汁、樱桃汁等,他们发现,猴子经常喜欢一种味道而不是另外一种,但他们同时也喜欢得到更多的饮料,所以其做决定并不总是非常容易的,每只猴子往往会通过瞥一眼来表示自己的选择,这时候所选择的饮料就会被送来。

随后研究人员在每只猴子的眼窝前额皮质中放置了微小电极,电极会无痛地刺激代表每个选择价值的神经元细胞,当研究者通过电极输送低电流,同时给予猴子提供两种饮料时,专门用于两个选项的神经元就会开始加速表现出活性,从猴子的角度来讲,这意味着两个选项都会变得更有吸引力,但是由于价值在大脑中的编码方式,一个选项的吸引力就会比另一个选项增加地更多,结果就是,低水平的刺激会使得动物更有可能以一种可预测的方式选择另一个特定的选项。

在另一项实验中,研究者让受试猴子先看到一个选项,随后再看到另一个选项,然后再让其做出选择,当猴子考虑一个选择时,研究者提供较高的电流来干扰其价值计算,从而让猴子更有可能选择没有被破坏的选项,这一结果就表明,在眼窝前额皮质中计算的价值是做出选择的必要部分。研究者Padoa-Schioppa说道,当涉及到这种选择时,猴子的大脑与人脑就显得非常相似了,我们认为,这种相同的神经回路是人们做出各种选择的基础,比如在餐厅菜单上不同的菜品、金融投资或选举中的候选人之间做出选择等;当然了,即使是重大的人生决定,比如选择哪种职业或与谁结婚,也可能会利用到这一回路,每一次基于主观偏好的选择都是这个神经回路在负责。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Ballesta, S., Shi, W., Conen, K.E. et al. Values encoded in orbitofrontal cortex are causally related to economic choices. Nature (2020). doi:10.1038/s41586-020-2880-x

【2】New insight into how brain neurons influence choices

by Washington University School of Medicine

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