观察大脑中的决策

在决定是否继续阅读本文的过程中，您可能会多次改变主意。虽然您的最终选择对于观察者来说是显而易见的，但您将继续滚动并阅读，或者您将点击另一篇文章 - 任何您沿途的内部审议都很可能对任何人都有可能拒绝。那个秘密犹豫是研究的重点，1月20日出版自然，由斯坦福大学研究人员研究认知审议如何反映在神经活动中。

这些科学家和工程师开发了一个读取和解码猴子活动的系统脑细胞与此同时，研究人员要求这些动物辨别动画中移动的圆点是轻微向左移动还是向右移动。该系统成功地揭示了猴子的行为决策过程是实时的，全程伴随着起伏不定的过程。

“我只是看着屏幕上的解码活动跟踪,不知道哪个点的移动方式或猴子在做什么,我可以告诉Sania(方),实验室经理,“他会选择对的,“秒之前猴子发起运动的报告同样的选择,”•迪奥戈Peixoto回忆道,他曾是神经生物学的博士后学者，也是论文的主要作者之一。“80%到90%的情况下，我都是正确的，这确实证明了这是可行的。”

在随后的实验中，研究人员甚至能够通过升华线的操纵来影响猴子的最终决定。

“从根本上说，我们的大部分认知都是由于持续的神经活动这不是明显地反映在行为,如此令人兴奋的研究表明,我们现在可以识别和解释其中的一些秘密,内部神经状态,”说研究高级作者威廉•Newsome哈曼家族Provostial教授斯坦福大学医学院神经生物学。

“我们正在打开一扇通往认知世界的窗户，这是迄今为止科学一直不透明的，”纽瑟姆补充说，他也是吴tsai神经科学研究所的文森特·伍·c·吴主任。

一次决定

关于决策的神经科学研究通常涉及在数百次试验中估计脑细胞种群的平均活动。但是这个过程忽略了错综复杂的一个决定,每一个决策的实例是略有不同:无数因素影响你选择今天阅读本文将不同于那些会影响你明天如果你也做出同样的决定。

医学博士Jessica Verhein说:“认知是非常复杂的，当你对一系列试验进行平均时，你会错过关于我们如何感知和如何做出选择的重要细节。”神经科学专业的学生，论文的主要作者之一。

在这些实验中，这些猴子身上安装了小指指甲大小的神经植入物，当屏幕上显示数字点时，这些植入物每10毫秒就会报告100到200个神经元的活动情况。研究人员把植入物放在背侧前运动皮层和初级运动皮层因为，在以前的研究中，他们发现来自这些脑区域的神经信号传达了动物的决策和他们对这些决定的信心。

每一个移动圆点的视频都是独一无二的，持续时间不到两秒，猴子们只有在提示的情况下才会报告他们的决定——在正确的时间给出正确的答案可以获得果汁奖励。猴子们通过按显示器上的左或右按钮来清楚地表示他们的选择。

然而，在猴子的大脑内部，决策过程并不那么明显。神经元通过快速爆发的噪声电信号进行交流，这与大脑中一系列其他活动同时发生。但Peixoto能够预测猴子的选择容易,部分原因是他看到的活动测量是首先通过信号处理和解码管道基于多年的工作的实验室,Krishna Shenoy香港医师和维维安·w·m . Lim工程学院的教授和教授,礼貌,他是神经生物学和生物工程的专家，也是霍华德·休斯医学研究所的研究员。

Shenoy的团队一直在利用他们的实时神经解码技术进行其他目的。“我们总是试图通过读出他们的意图来帮助瘫痪的人。例如，他们可以考虑他们如何移动他们的手臂，然后通过解码器运行，将屏幕上的计算机光标移动到键入键入消息，“Shenoy说，谁是本文的共同作者。“所以，我们不断测量神经活动，毫秒地解码它毫秒，然后相应地在这些信息上迅速行事。”

在这项特定的研究中，研究人员希望预测臂的立即移动，而不是预测臂运动所报告的即将选择的意图 - 这需要a新算法。受到纽瑟姆实验室前博士后学者Roozbeh Kiani工作的启发，Peixoto和同事完善了一种算法，该算法从背侧前运动皮层和初级运动皮层的神经元组中接收噪声信号，并将它们重新解释为“决策变量”。这个变量描述了在决定移动之前大脑中发生的活动。

Peixoto说:“有了这个算法，我们可以在猴子移动手指之前，解码出猴子行为方式的最终决定，更不用说他的手臂了。”

三个实验

研究人员推测，决策变量越积极的值表明猴子越有信心，认为这些点在向右移动，而越消极的值表明猴子越有信心，认为这些点在向左移动。为了验证这一假设，他们进行了两个实验:一个实验中，一旦决策变量达到某个阈值，他们就停止测试;另一个实验中，当变量似乎表明猴子的决定出现了急剧逆转时，他们就停止测试。

在第一次实验中，研究人员在随机选择的五个水平上停止了测试，在最高的积极或消极决策变量水平上，该变量预测猴子最终决定的准确率约为98%。在第二个实验中，猴子可能改变了主意，但预测几乎同样准确。

在第三个实验之前，研究人员检查了在猴子被刺激的变化分心之前，他们能在测试中添加多少个点。然后，在实验中，研究人员在明显阈值以下添加了一些点，看看它是否会潜意识地影响猴子的决定。而且，尽管这些新点非常微妙，但它们有时确实会使猴子的选择偏向它们移动的方向。如果新点在试验早期加入，并且在猴子的决策变量较低的任何时候加入，其影响会更大——这表明确定性水平较低。

“这最后一个实验，由杰西[Verhein]领导，真的让我们排除了一些常见的决策模式，”纽瑟姆说。根据一个这样的模型，人和动物在审判过程中根据累积的证据做出决定。但如果这是真的，那么研究人员在新点上引入的偏差应该有相同的效果，无论何时引入。相反，研究结果似乎支持了另一种模型，该模型指出，如果受试者对自己的决策建立有足够的信心，或者已经花了太长的时间考虑，他们就不太倾向于考虑新的证据。

新的问题，新的机会

谢诺伊的实验室已经在使用同样的神经植入物的神经功能障碍的人类参与者身上重复了这些实验。由于人类和非人灵长类动物大脑的差异，结果可能会令人惊讶。

这个系统超出了研究的潜在应用决定制作包括视觉关注，工作记忆或情感的调查。研究人员认为，他们的关键技术推进和解释隐蔽的认知状态通过实时的神经记录 - 一般来说对认知神经科学证明了有价值的，并且他们很高兴看到其他研究人员如何建立在他们的工作中。

谢诺伊说:“我们希望这项研究能引起一些本科生或新研究生的兴趣，让他们参与到这些问题中来，并在未来40年里推动这项运动。”

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