研究表明，外侧眼窝前额皮质在大脑中“书写”认知地图

眼窝前额皮质(OFC)是大脑额叶的一个区域，已知与决策和信息处理有关。这个大脑区域的外侧部分，被称为lOFC，已经被确定为创建所谓的“认知地图”的一个特别突出的区域。

认知地图是人们对世界的心理表征，被认为具有指导作用人类行为．虽然过去的研究已经将lOFC与大脑对这些地图的使用联系起来，但尚不清楚它是创建这些地图，还是仅仅在必要时部署它们。

巴尔的摩国家药物滥用研究所和马克斯·普朗克生物控制论研究所的研究人员最近进行了一项研究，探索这两种假设，希望更好地理解lOFC的功能。他们的研究结果发表在自然神经科学，表明侧侧OFC直接参与了认知地图的书写。

“在过去的20-30年里，包括我们自己的实验室在内的几个实验室的研究表明，lOFC中的神经元活动编码了与‘认知地图’或外部世界结构的心理模型相关的重要变量，”Kauê博士，进行这项研究的研究人员之一，Machado Costa告诉医学快报。欧宝娱乐地址

“研究还表明，损伤或失活该区域可能会破坏依赖于这些地图的行为，即‘基于模型的’行为，比如根据以前的经验推断不相关元素之间的关系。正因为如此，有人提出，lOFC在决策过程中通过直接表示或‘访问’认知地图来促进行为。”

在过去十年左右的时间里，一些神经科学研究收集到的证据表明，只有在需要考虑并将新信息纳入认知地图时，lOFC才会破坏由认知地图引导的行为。这表明lOFC也参与更新认知地图，而不仅仅局限于“阅读”它们。

“我们将这一提议命名为‘制图师假设’，因为它假设lOFC实际上是在‘书写’认知地图，”科斯塔博士解释道。“我们的研究一开始是对这一假设的严峻考验。我们认为，如果lOFC用于更新地图，那么在新关联的初始学习期间，即创建新的认知地图，它对于创建新地图也至关重要。”

为了在实验环境中检验所谓的“制图师假设”的有效性，科斯塔博士和他的同事观察到成年大鼠当他们执行一项任务时，他们的行为可以由逻辑推理指导。在这项任务中，老鼠首先学会了联想不同的声音(即听觉线索)和味道明显的小球。

例如，一只老鼠可能会听到一种白噪音10秒钟，然后通过一个触手可及的食物杯收到一个培根味的颗粒。随后，它可能会听到十秒钟的警笛声，然后以同样的方式收到香蕉味的颗粒。

科斯塔博士说:“在多次展示或试验中，正常的大鼠会学会将特定的声音与特定的相关结果联系起来，我们通过观察大鼠听到声音线索时对食物杯的预期输入来衡量这种学习。”

“我们研究的主要技巧是，在初步构建联想图的过程中，我们灭活了一组大鼠的lOFC，这可以与对照组(没有灭活)进行比较，使用一种称为化学遗传学的可逆、微创方法。”

利用化学遗传学，一种使用设计药物选择性控制大脑中特定神经元活动的技术，研究人员在假定大鼠正在创建一个新的认知地图时破坏lOFC的活动，并观察它们由此产生的行为。如果制图师的假设是正确的，科斯塔博士和他的同事们预计，在干预lOFC后进行的试验中，老鼠会采取“无模型”的行为策略，因为它们的大脑将无法创建认知地图。

科斯塔博士说:“在这个初始阶段之后，随着lOFC重新‘上线’，我们通过将一种特定的颗粒口味与LiCl注射搭配，教会大鼠不喜欢其中一种颗粒，这让大鼠感到恶心。”“这会让老鼠停止吃那种被称为‘贬值’的特定颗粒，但不会吃另一种没有生病感觉的颗粒。”一旦他们经历了这一切，我们就给他们一个探测环节，在那里我们只提供声音线索，并测量大鼠对食物杯的反应。”

为了可靠地验证他们的假设，科斯塔博士和他的同事们将他们使用化学遗传学干预的大鼠的行为与训练期间大脑功能正常的大鼠进行了比较。他们发现，没有接受化学发生干预的大鼠能够利用它们的经验做出推理，在解决任务时指导它们的行为。

具体来说，这些老鼠在声音和它们收到的颗粒之间建立了联系，并学会了避免让它们生病的“坏”颗粒。因此，它们主要是在听到与无害颗粒相关的声音后才开始接近食物杯，而在听到与疾病相关的颗粒的声音后，它们很少接近食物杯。

科斯塔博士解释说:“在最初的学习过程中，lOFC被灭活化的大鼠对与贬值小球配对的线索的反应与与未贬值小球配对的线索的反应一样多，这表明lOFC确实对创建初始地图很重要。”

“然而，令我们非常惊讶的是，大鼠并没有对线索做出反应，就好像没有发生贬值一样，这是无模型学习策略所期望的，而是将贬值推广了，并减少了对这两种线索的反应。这表明某种形式的模型正在形成，但与对照组形成的模型相比，这种模型在某种程度上有所退化。”

科斯塔博士和他的同事利用计算模型证明，他们观察到的广义回避行为，最好的解释是，在大鼠学习解决任务时，对特定结果关联的信用分配出现了选择性缺失。换句话说，lOFC不活跃的老鼠仍然能够建立认知地图，但这些地图不足以帮助它们区分特定的声音线索和颗粒味道。

“值得注意的是，老鼠并不需要学习这种特定的联系，事实上，只要假设任何声音都会带来有价值的奖励，它们就能‘解决’这个任务，”科斯塔说。“这表明，lOFC在这一过程中的主要作用是将高分辨率信息整合到认知地图中，特别是那些对解决手头任务并不立即重要的信息。”

这组研究人员收集的发现为制图师假设提供了额外的证据，表明lOFC在绘制认知地图方面发挥着关键作用。然而，他们也表明，阻断lOFC中的活动并没有完全破坏基于模型的行为，而是阻止大鼠将它们正在学习完成的任务的所有方面纳入认知地图。

“总的来说，现在看来，lOFC对于整合或更新与预测结果的特定身份相关的信息是最重要的，”科斯塔博士说。“这代表了一个关于lOFC功能的新的、更微妙的假设，以及大脑在学习现实结构时如何解析信息的假设。”

科斯塔博士和他的同事们收集的结果可能会激发新的理论模型的发展，从而更好地代表lOFC在书写认知地图时的作用。尽可能多的精神疾病涉及lOFC异常，包括精神分裂症，强迫症和物质使用障碍他们也可以帮助更好地理解这些疾病及其神经基础。

科斯塔博士补充说:“我们的研究结果为重新解释lOFC在这些疾病中的作用，以及被诊断患有这些疾病的患者的功能障碍行为提供了可能性，这可能是由于创建了一个紊乱的认知地图。”

“我们现在将继续探索制图师假设的局限性，并测试我们新假设的预测，包括lOFC函数应该只在需要合并不同类型的信息来理解任务时才对新学习至关重要，特别是那些没有立即有用但有可能在未来应用的信息。”

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