我们的思想可以帮助我们使决定通过考虑未来,预测我们的行动的后果。想象一下,比如,试图找到你的方式你的家附近新开了一家餐厅。你的大脑可以构建一个心智模型的社区和计划你应该去那里的路线。
现在科学家们发现大脑结构所谓的前扣带皮层(ACC),被认为是重要的决策,参与学习使用这种心智模式。一个新的研究发表在今天的老鼠神经元强调复杂的心理机制,帮助大脑模拟不同动作的结果,做出最好的选择。
基于模型的神经生物学学习仍然知之甚少,”Thomas Akam说博士,牛津大学的研究员和新论文的第一作者。“在这里,我们能够识别一个参与这种行为和大脑结构表明其活动编码多个方面的决策过程。
破译大脑如何构建心理模型是必不可少的理解我们如何适应变化和灵活地做出决定:我们所做的,当我们在路上发现一个道路为建设新餐厅已经关门了,例如。
说,这些结果是非常令人兴奋的资深作者鲁伊·科斯塔,兽医学博士博士,哥伦比亚Zuckerman研究所的董事和首席执行官,他开始这个研究当一个侦探Champalimaud未知,中心的数据收集。这些数据识别前扣带皮层的关键脑区基于模型的决策,更确切地说在世界上预测会发生什么,如果我们选择做一个特定的行动与另一个。”
模型或模范自由吗?
一个巨大的挑战在研究基于模型的神经基础学习是它经常与另一种方法称为并行运作模范自由学习。模范自由学习,大脑不会投入很多努力创建模拟。它只依赖于过去的行动产生了好的结果。
您可以使用当模范自由精神的方法旅行例如,你最喜欢的餐厅。因为你以前去过那里,你不需要投入精力策划路线。您可以简单地跟随你的习惯性的路径和让你的大脑专注于其他事情。
孤立的贡献这两个认知方案——基于模型和模范自由——研究人员建立了一个两步老鼠的难题。
在这个任务中,一个动物第一次选择两种集中位于鼻子戳一个洞。这个动作激活另外两个洞之一,每一个都有一定的概率提供一杯水。
就像在现实生活中,主题必须执行扩展的操作序列,与不确定的后果,为了得到想要的结果,“Akam博士说。
做任务好了,老鼠找出两个关键变量。第一个是洞的更有可能提供一杯水。第二个是孔的孔中心激活,一边。一旦老鼠学习任务时,他们会选择行动序列,提供了最好的结果。然而,除了这种基于模型的方法解决这个难题,老鼠也可以学习简单的模范自由预测,例如,“前是好的”,在此基础上选择过去通常导致奖励。
然后研究人员改变了动物实验的方式要求灵活。时不时的,侧端口提供饮料更可能开关或中央和侧端口之间的映射将逆转。
动物的选择东西改变透露他们使用学习策略。
“模范自由和基于模型的学习应该产生不同模式的选择,“Akam博士说。“通过观察参与者的行为,我们可以评估方法的贡献。”
当团队分析结果,大约230000个人决策,他们发现小鼠使用基于模型的并行和模范自由的方法。
这证实了任务是适合学习这些机制的神经基础,”科斯塔博士说。然后我们继续下一步:调查这种行为的神经基础。
一个神经的地图基于模型的学习
团队集中在大脑区域称为前扣带皮层(ACC)。
以前的研究证实,ACC参与行动选择和提供了一些证据表明它可能参与基于模型的预测,”科斯塔博士解释道。但没有人检查个别ACC神经元的活动旨在区分这些不同的任务类型的学习”。
研究人员发现了一个紧ACC的活动之间的联系神经元和老鼠的行为。仅仅通过观察模式的跨组织的细胞活动,科学家可以解码鼠标是否选择了一个洞,例如——或者是否得到一杯水。
除了代表动物的当前位置在任务,ACC神经元也编码状态可能是下一步的目标。
这提供了直接证据,ACC参与基于模型预测的具体行动的后果,不仅仅是他们是否好或坏,“Akam博士说。
此外,ACC神经元也代表是否操作预计或令人惊讶的结果,从而可能提供一个机制来更新预测,当他们被证明是错误的。
团队还关闭ACC神经元,而动物试图做出决定。这阻止了动物的反应灵活随着形势的变化,表明他们使用基于模型的预测有困难。
理解大脑如何控制复杂的行为,如规划和序贯决策当代神经科学是一个巨大的挑战。
“我们的研究是第一个证明可以研究这些方面的决策在老鼠身上,“Akam博士说。这些结果将使我们和别人建立一个机械的理解的灵活的决策。
