一個(gè)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(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)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(huì)改變主意。盡管您的最終選擇對(duì)于觀察者來說是顯而易見的-您將繼續(xù)滾動(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)，同時(shí)要求動(dòng)物識(shí)別出移動(dòng)的點(diǎn)的動(dòng)畫是向左還是向右輕微移動(dòng)。該系統(tǒng)成功地實(shí)時(shí)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(dòng)軌跡，不知道點(diǎn)移動(dòng)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(huì)選擇正確的，'在猴子發(fā)起運(yùn)動(dòng)報(bào)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(huì)在80%到90%的時(shí)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(duì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的潛意識(shí)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(dòng)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(shí)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(jí)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(jì)數(shù)百項(xiàng)試驗(yàn)中腦細(xì)胞群體的平均活動(dòng)。但是，此過程忽略了單個(gè)決策的復(fù)雜性，并且決策的每個(gè)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(huì)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(shí)，您會(huì)錯(cuò)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(bào)道每10毫秒就有100至200個(gè)獨(dú)立神經(jīng)元活動(dòng)，因?yàn)樗鼈冊(cè)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(dòng)皮層和初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層中，因?yàn)樵谙惹暗难芯恐校麄儼l(fā)現(xiàn)來自這些大腦區(qū)域的神經(jīng)信號(hào)傳達(dá)了動(dòng)物的決定及其對(duì)這些決定的信心。

每個(gè)移動(dòng)點(diǎn)的視頻都是唯一的，持續(xù)時(shí)間不到兩秒，猴子們只在提示時(shí)才報(bào)告關(guān)于點(diǎn)是向右還是向左移動(dòng)的決定-在正確的時(shí)間給出正確的答案將獲得果汁獎(jiǎng)勵(lì)。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(hào)的快速爆發(fā)進(jìn)行交流，這些噪聲與大腦中其他活動(dòng)的爆發(fā)同時(shí)發(fā)生。但Peixoto能夠輕松預(yù)測(cè)猴子的選擇，部分原因是他看到的活動(dòng)測(cè)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(hào)處理和解碼管道提供的 在工程學(xué)院任教，并禮貌地聘請(qǐng)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(shí)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(dòng)手臂，然后通過解碼器運(yùn)行該意圖，以在屏幕上移動(dòng)計(jì)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(cè)量神經(jīng)活動(dòng)，一毫秒又一秒地解碼它，然后對(duì)這些信息迅速采取行動(dòng)。”

在這項(xiàng)特殊的研究中，研究人員沒有預(yù)測(cè)手臂的即時(shí)運(yùn)動(dòng)，而是希望預(yù)測(cè)手臂運(yùn)動(dòng)所報(bào)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(dòng)前皮層和初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮層中神經(jīng)元組的嘈雜信號(hào)，并將其重新解釋為“決策”。變量。” 這個(gè)變量描述了在做出決定之前大腦中發(fā)生的活動(dòng)。

“通過這種算法，我們可以在猴子移動(dòng)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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