發(fā)布時(shí)間：2022-06-02
編者按：腦科學(xué)對(duì)各種腦功能的解析、腦疾病的診斷治療、類(lèi)腦智能和腦機(jī)接口的技術(shù)開(kāi)發(fā)，都具有非常重要的意義，中科院之聲與中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心聯(lián)合開(kāi)設(shè)“腦智擘未來(lái)”專(zhuān)欄，為大家解讀視覺(jué)、學(xué)習(xí)記憶、注意力、抉擇、意識(shí)、語(yǔ)言、共情、合作等日常生活中常見(jiàn)行為和現(xiàn)象的研究方式和科學(xué)發(fā)現(xiàn)。
不管是今天去哪家餐廳吃飯，還是最近打算投資哪只股票，我們的生活中充滿(mǎn)了大大小小的決策。然而不僅是人需要做決定，作為人類(lèi)的好朋友，在動(dòng)物界擁有高級(jí)智慧的猴子，也會(huì)面臨復(fù)雜的決策。就像在風(fēng)云變換的股票市場(chǎng)中有熊市、牛市一樣，猴子在做決定時(shí)，也會(huì)受到“市場(chǎng)”大環(huán)境的影響嗎？
為了研究這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)叫做概率學(xué)習(xí)的任務(wù)中，猴子需要按下按鈕選擇屏幕上的不同圖片。有的對(duì)應(yīng)80%的概率喝到果汁，而有的則只有20%的可能性。因此我們的好朋友就需要在讓人眼花繚亂的選擇中“慧眼識(shí)珠”，找出那支利潤(rùn)豐厚的“績(jī)優(yōu)股”。
那么在如此風(fēng)云變幻的果汁“市場(chǎng)”，猴子會(huì)怎么做呢？通過(guò)觀(guān)察，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它們的行為和我們?cè)诠善笔袌?chǎng)中買(mǎi)入賣(mài)出一樣，主要有兩種不同策略：喝到果汁，也就是賺錢(qián)時(shí)就繼續(xù)持有該“股票”，下次還選它；沒(méi)喝到果汁時(shí)則拋售該“股票”，下次選另外一個(gè)。看來(lái)，想成為猴界“巴菲特”，似乎也沒(méi)那么難嘛。
所以到底是哪些因素驅(qū)動(dòng)了猴子的不同行為呢？科學(xué)家們利用一種叫做強(qiáng)化學(xué)習(xí)的計(jì)算模型來(lái)分析猴子的不同決定，發(fā)現(xiàn)它們和人類(lèi)不僅行為類(lèi)似，背后的神經(jīng)機(jī)制也有異曲同工之處。首先，最主要的影響是不同選項(xiàng)對(duì)應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)概率的大小。比如過(guò)去五次選擇綠色圖案有四次都喝到了果汁，而另外兩次選黃色圖案時(shí)卻一次也沒(méi)喝到，那么對(duì)猴子來(lái)說(shuō)綠色圖案就很可能是一只潛在的“績(jī)優(yōu)股”。其次，就好像人們喜歡去熟悉的餐廳吃飯一樣，猴子也更有可能偏好以往選過(guò)的圖案，即使有時(shí)候不一定會(huì)讓它們喝到果汁。
而最有意思的是，正如股市中有熊市、牛市一樣，猴子在不斷做決定的過(guò)程中，也會(huì)受到過(guò)去一段時(shí)間里“市場(chǎng)”大環(huán)境的影響。如果連續(xù)好幾次不管選哪個(gè)選項(xiàng)都喝到了果汁，在這種利好的環(huán)境下它們就更有可能繼續(xù)穩(wěn)定持有“績(jī)優(yōu)股”。但是如果“市場(chǎng)”低迷，不管猴子選哪個(gè)選項(xiàng)都沒(méi)喝到果汁，它們就會(huì)心煩意亂，此時(shí)賺不到錢(qián)的“股票”就更容易被拋售，買(mǎi)入賣(mài)出更加頻繁，猴子更傾向于在不同選擇中來(lái)回試錯(cuò)。
那么“熊市牛市“中猴子的不同表現(xiàn)又是如何產(chǎn)生的呢？為了研究這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家們使用了磁共振成像技術(shù)。它像是一臺(tái)超級(jí)望遠(yuǎn)鏡，可以對(duì)身體任何部位進(jìn)行無(wú)損無(wú)創(chuàng)的成像。拿它拍攝猴子大腦，就可以看到猴子做決定時(shí)大腦所發(fā)生的變化。利用這項(xiàng)技術(shù)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，猴子大腦中前腦島葉（the anterior insular cortex, Ia）和中縫背核（the dorsal raphe nucleus, DRN）兩個(gè)區(qū)域與猴子感受平均回報(bào)率（global reward state），也就是”市場(chǎng)“大環(huán)境的好壞有關(guān)，而負(fù)責(zé)高級(jí)認(rèn)知功能的腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層（ventromedial prefrontal cortex, vmPFC），則與猴子感知不同選項(xiàng)對(duì)應(yīng)的價(jià)值高低有關(guān)。多個(gè)大腦區(qū)域分工協(xié)作，才使得猴子能夠在變幻莫測(cè)的”股票市場(chǎng)“游刃有余。
看到這里，不知道屏幕前的各位，是不是對(duì)我們的好朋友更加刮目相看了呢？即使是一個(gè)看起來(lái)小小的決定，背后的工作機(jī)制就如此復(fù)雜，我們的大腦還真是妙不可言。
作者：中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心 趙韶苓
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