研究人员观察大脑中的决策并影响结果

一个由神经科学家和工程师组成的团队开发了一个系统，该系统可以实时显示决策的神经过程，包括在表达最终选择之前在选项之间进行切换的心理过程。

在决定是否继续阅读本文的过程中，您可能会改变主意。尽管您的最终选择对于观察者来说是显而易见的-您将继续滚动和阅读，或者您将单击另一篇文章-在此过程中进行的任何内部讨论对于您以外的任何人都是不可理解的。秘密的犹豫是斯坦福大学研究人员 在《自然》杂志上发表的研究重点， 他们研究认知思考如何在神经活动中得到反映。

这些科学家和工程师开发了一种系统，该系统可以读取和解码猴子脑细胞的活动，同时要求动物识别出移动的点的动画是向左还是向右轻微移动。该系统成功地实时显示了猴子正在进行的决策过程，并伴随着一路犹豫不决的过程。

“我只是看着屏幕上解码的活动轨迹，不知道点移动的方式或猴子在做什么，我可以告诉实验室经理Sania [Fong]，'他会选择正确的，'在猴子发起运动报告这一选择之前几秒钟，”神经生物学的前博士后学者，该论文的共同主要作者Diogo Peixoto回忆道。“我会在80%到90%的时间里做到这一点，这确实巩固了它的有效性。”

在随后的实验中，研究人员甚至能够通过对点运动的潜意识操纵来影响猴子的最终决定。

“从根本上说，我们的大部分认知是由于持续的神经活动并未在行为中得到明显反映，因此，这项研究令人兴奋的是，我们已经证明我们现在可以识别和解释其中一些隐秘的内部神经状态，”斯坦福大学医学院神经生物学系Harman家庭教授，研究高级作者威廉•纽瑟姆 (William Newsome)说。

“我们正在打开通往直到现在为止科学界还不了解的认知世界的窗口，” Newsome补充说。Newsome也是吴仔神经科学研究所的Vincent VC Woo总监 。

一次决定

决策的神经科学研究通常涉及估计数百项试验中脑细胞群体的平均活动。但是，此过程忽略了单个决策的复杂性，并且决策的每个实例都略有不同：事实上，影响您今天是否选择阅读本文的众多因素将不同于那些会影响您的因素。明天决定。

“认知真的很复杂，当您在一系列试验中进行平均时，您会错过关于我们如何形成自己的看法以及我们如何做出选择的重要细节，”神经科学医学博士/博士生兼联合首席作者杰西卡·弗海恩(Jessica Verhein)说。的纸。

在这些实验中，猴子被配备了神经植入物，其大小与小指指甲相似，据报道每10毫秒就有100至200个独立神经元活动，因为它们在屏幕上显示为数字点。研究人员将这种植入物放置在前运动皮层和初级运动皮层中，因为在先前的研究中，他们发现来自这些大脑区域的神经信号传达了动物的决定及其对这些决定的信心。

每个移动点的视频都是唯一的，持续时间不到两秒，猴子们只在提示时才报告关于点是向右还是向左移动的决定-在正确的时间给出正确的答案将获得果汁奖励。猴子通过按下显示屏上的向右或向左按钮，清楚地表明了他们的选择。

然而，在猴子的大脑内部，决策过程并不那么明显。神经元通过嘈杂的电信号的快速爆发进行交流，这些噪声与大脑中其他活动的爆发同时发生。但Peixoto能够轻松预测猴子的选择，部分原因是他看到的活动测量值首先是根据克里希纳·谢诺伊 ( Krishna Shenoy)，Hong Seh和Vivian WM Lim教授 的实验室多年的工作通过 信号处理和解码管道提供的 在工程学院任教，并礼貌地聘请了神经生物学和生物工程学教授，以及霍华德·休斯医学研究所研究员。

Shenoy的团队一直将其实时神经解码技术用于其他目的。“我们一直在努力通过宣读他们的意图来帮助瘫痪的人。例如，他们可以考虑如何移动手臂，然后通过解码器运行该意图，以在屏幕上移动计算机光标以键入消息。”该论文的合著者Shenoy说。“因此，我们一直在测量神经活动，一毫秒又一秒地解码它，然后对这些信息迅速采取行动。”

在这项特殊的研究中，研究人员没有预测手臂的即时运动，而是希望预测手臂运动所报告的即将做出的选择的意图，这需要一种新的算法。受到Newsome实验室前博士后Roozbeh Kiani的启发，Peixoto及其同事完善了一种算法，该算法吸收了背运动前皮层和初级运动皮层中神经元组的嘈杂信号，并将其重新解释为“决策”。变量。” 这个变量描述了在做出决定之前大脑中发生的活动。

“通过这种算法，我们可以在猴子移动手指之前解码猴子的最终决定方式，更不用说他的手臂了，” Peixoto说。

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