一個由神經(jīng)科學(xué)家和工程師組成的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)時顯示決策的神經(jīng)過程，包括在表達(dá)最終選擇之前在選項(xiàng)之間進(jìn)行切換的心理過程。

在決定是否繼續(xù)閱讀本文的過程中，您可能會改變主意。盡管您的最終選擇對于觀察者來說是顯而易見的-您將繼續(xù)滾動和閱讀，或者您將單擊另一篇文章-在此過程中進(jìn)行的任何內(nèi)部討論對于您以外的任何人都是不可理解的。秘密的猶豫是斯坦福大學(xué)研究人員 在《自然》雜志上發(fā)表的研究重點(diǎn)， 他們研究認(rèn)知思考如何在神經(jīng)活動中得到反映。

這些科學(xué)家和工程師開發(fā)了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以讀取和解碼猴子腦細(xì)胞的活動，同時要求動物識別出移動的點(diǎn)的動畫是向左還是向右輕微移動。該系統(tǒng)成功地實(shí)時顯示了猴子正在進(jìn)行的決策過程，并伴隨著一路猶豫不決的過程。

“我只是看著屏幕上解碼的活動軌跡，不知道點(diǎn)移動的方式或猴子在做什么，我可以告訴實(shí)驗(yàn)室經(jīng)理Sania [Fong]，'他會選擇正確的，'在猴子發(fā)起運(yùn)動報告這一選擇之前幾秒鐘，”神經(jīng)生物學(xué)的前博士后學(xué)者，該論文的共同主要作者Diogo Peixoto回憶道。“我會在80%到90%的時間里做到這一點(diǎn)，這確實(shí)鞏固了它的有效性。”

在隨后的實(shí)驗(yàn)中，研究人員甚至能夠通過對點(diǎn)運(yùn)動的潛意識操縱來影響猴子的最終決定。

“從根本上說，我們的大部分認(rèn)知是由于持續(xù)的神經(jīng)活動并未在行為中得到明顯反映，因此，這項(xiàng)研究令人興奮的是，我們已經(jīng)證明我們現(xiàn)在可以識別和解釋其中一些隱秘的內(nèi)部神經(jīng)狀態(tài)，”斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)系Harman家庭教授，研究高級作者威廉•紐瑟姆 (William Newsome)說。

“我們正在打開通往直到現(xiàn)在為止科學(xué)界還不了解的認(rèn)知世界的窗口，” Newsome補(bǔ)充說。Newsome也是吳仔神經(jīng)科學(xué)研究所的Vincent VC Woo總監(jiān) 。

一次決定

決策的神經(jīng)科學(xué)研究通常涉及估計數(shù)百項(xiàng)試驗(yàn)中腦細(xì)胞群體的平均活動。但是，此過程忽略了單個決策的復(fù)雜性，并且決策的每個實(shí)例都略有不同：事實(shí)上，影響您今天是否選擇閱讀本文的眾多因素將不同于那些會影響您的因素。明天決定。

“認(rèn)知真的很復(fù)雜，當(dāng)您在一系列試驗(yàn)中進(jìn)行平均時，您會錯過關(guān)于我們?nèi)绾涡纬勺约旱目捶ㄒ约拔覀內(nèi)绾巫龀鲞x擇的重要細(xì)節(jié)，”神經(jīng)科學(xué)醫(yī)學(xué)博士/博士生兼聯(lián)合首席作者杰西卡·弗海恩(Jessica Verhein)說。的紙。

在這些實(shí)驗(yàn)中，猴子被配備了神經(jīng)植入物，其大小與小指指甲相似，據(jù)報道每10毫秒就有100至200個獨(dú)立神經(jīng)元活動，因?yàn)樗鼈冊谄聊簧巷@示為數(shù)字點(diǎn)。研究人員將這種植入物放置在前運(yùn)動皮層和初級運(yùn)動皮層中，因?yàn)樵谙惹暗难芯恐?，他們發(fā)現(xiàn)來自這些大腦區(qū)域的神經(jīng)信號傳達(dá)了動物的決定及其對這些決定的信心。

每個移動點(diǎn)的視頻都是唯一的，持續(xù)時間不到兩秒，猴子們只在提示時才報告關(guān)于點(diǎn)是向右還是向左移動的決定-在正確的時間給出正確的答案將獲得果汁獎勵。猴子通過按下顯示屏上的向右或向左按鈕，清楚地表明了他們的選擇。

然而，在猴子的大腦內(nèi)部，決策過程并不那么明顯。神經(jīng)元通過嘈雜的電信號的快速爆發(fā)進(jìn)行交流，這些噪聲與大腦中其他活動的爆發(fā)同時發(fā)生。但Peixoto能夠輕松預(yù)測猴子的選擇，部分原因是他看到的活動測量值首先是根據(jù)克里希納·謝諾伊 ( Krishna Shenoy)，Hong Seh和Vivian WM Lim教授 的實(shí)驗(yàn)室多年的工作通過 信號處理和解碼管道提供的 在工程學(xué)院任教，并禮貌地聘請了神經(jīng)生物學(xué)和生物工程學(xué)教授，以及霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所研究員。

Shenoy的團(tuán)隊(duì)一直將其實(shí)時神經(jīng)解碼技術(shù)用于其他目的。“我們一直在努力通過宣讀他們的意圖來幫助癱瘓的人。例如，他們可以考慮如何移動手臂，然后通過解碼器運(yùn)行該意圖，以在屏幕上移動計算機(jī)光標(biāo)以鍵入消息。”該論文的合著者Shenoy說。“因此，我們一直在測量神經(jīng)活動，一毫秒又一秒地解碼它，然后對這些信息迅速采取行動。”

在這項(xiàng)特殊的研究中，研究人員沒有預(yù)測手臂的即時運(yùn)動，而是希望預(yù)測手臂運(yùn)動所報告的即將做出的選擇的意圖，這需要一種新的算法。受到Newsome實(shí)驗(yàn)室前博士后Roozbeh Kiani的啟發(fā)，Peixoto及其同事完善了一種算法，該算法吸收了背運(yùn)動前皮層和初級運(yùn)動皮層中神經(jīng)元組的嘈雜信號，并將其重新解釋為“決策”。變量。” 這個變量描述了在做出決定之前大腦中發(fā)生的活動。

“通過這種算法，我們可以在猴子移動手指之前解碼猴子的最終決定方式，更不用說他的手臂了，” Peixoto說。

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