惊讶的喘息声。粉丝们跳了起来。喊声响起。体育运动中最激动人心的时刻往往与意外有关，即环境的意外变化会突然改变预期的比赛结果。
普林斯顿大学神经科学家詹姆斯·安东尼决定利用这些时刻来研究人类大脑是如何处理惊讶的。
“我们试图弄清楚人们如何更新他们对现实世界中正在发生的事情的理解，基于事件如何随着时间的推移而发展——他们如何建立这些基于背景的预测，以及当这些预测被证实或推翻时会发生什么，”安东尼说，他是神经科学的CV Starr研究员，也是该研究的第一作者研究今天发表在杂志上神经元．
研究人员观察了20名自称是篮球迷的人，他们观看了2012年NCAA男子疯狂三月锦标赛9场比赛的最后5分钟。当他们观看比赛时，一个专门的摄像机跟踪他们的眼球运动，功能性核磁共振扫描测量他们的神经活动。科学家们选择篮球是因为频繁的得分提供了更多的机会来观察他们是如何大脑对变化做出反应。
“这项研究在测试和完善惊讶如何影响大脑和行为的模型方面具有理论意义，同时也具有科普吸引力，”他说肯·诺曼他是这篇论文的资深作者，霍教授在计算和理论神经科学和心理学系的主席。“像NCAA锦标赛这样的体育赛事既令人难以置信地吸引人，又可以超量化——你可以根据之前的比赛情况，实时评估结果的可能性有多大——这使它们成为研究认知过程的理想领域。内存事件理解和情绪反应在现实世界中起作用。詹姆斯的研究首次揭示了这种方法的潜力。”
在“疯狂三月”比赛中令人惊讶的时刻——关键失误、最后时刻的三分球——一个典型的参与者会出现瞳孔迅速扩张，大脑前额叶皮层等高级区域的活动模式发生变化。
安东尼说:“有很多细微差别，并不是说‘惊喜就是惊喜就是惊喜’。”“我们观察到，不同的惊喜对不同的大脑系统有不同的影响。”
一个有趣的结果是，高层大脑区域活动模式的变化只发生在与观察者目前对哪支球队更有可能获胜的信念相矛盾的时刻。诺曼说:“这符合这样一种观点，即这些领域的模式反映了游戏的故事，而故事的章节是由哪支球队的势头决定的。”
研究人员得到了传奇篮球统计学家的帮助肯城堡为了创建一个“获胜概率图”，跟踪在任何给定时刻哪支球队最有可能获胜。长期以来，体育网站和体育播音员一直使用赢球概率图表来量化任何给定失误或投篮的可能影响。
安东尼说，科学家们意识到，狂热的体育迷在头脑中有一个直观的图形版本。
他说，你可以通过人们对事物的反应来判断这一点。“我们是在这个有点受限的环境中测量的，但如果你想象一下两个朋友在看一场冠军赛，遇到一个关键时刻，其中一个可能会非常兴奋，从沙发上把朋友抱起来。”这种情况不会在非重大事件或对整体结果影响很小的时候发生。
诺曼说，人们脑子里确实有赢的概率图。“当获胜概率图向任何一个方向移动时，这都会导致对游戏这部分的更好记忆，除了记忆之外，它似乎还会影响学生的反应。”这些事情之间有一种有趣的联系。”
从历史上看，研究惊喜的神经科学家创造了非常简单的实验来建立一个特定的期望，然后违背它。
诺曼说:“作为一个领域，我们一直渴望看到我们基于这些非常简化的场景提出的原则是否适用于现实生活。”“挑战在于，在现实生活中，很难确定惊喜发生的时刻，也很难确定惊喜有多大。体育让我们在现实环境中精确地量化惊喜，给了我们一个绝佳的机会，看看这些关于惊喜的想法是否能在实验室之外推广开来。”
