老鼠“侦探”暗示人类如何从字里行间

有些人烦人擅长“阅读字里行间。”They seem to know, well before anyone else, who is the killer in a movie, or the meaning of an abstract poem. What these people are endowed with is a strong inference capability—using indirect evidence to figure out hidden information.

但推理不是一个技能被幸运的。定期在contrary-everyone使用推理,往往没有意识到,因为它显得很自然。对人类生存至关重要,用它来算出何时何地通过遗传祖先来寻找食物。例如,人类使用的间接证据,比如微弱的沙沙声音在植被或吃了一半的叶子的存在必须靠近推断出一只兔子。

虽然推理起如此重要的作用,神经科学家一直在努力了解它实际上是大脑中生成。一种方法是设计实验,利用这种认知技能在啮齿动物中,谁是更像我们比大多数人意识到的。

然而,设计实验任务调查推断在啮齿动物中已被证明是一个挑战。有些任务是太困难,别人给了模棱两可的结果,因为他们也可以用更少的复杂的解决策略。

现在,科学家在Champalimaud中心未知在里斯本,葡萄牙,找到一条出路的困境。在他们的研究中,今天(2月11日)发表在《科学》杂志上神经元,团队提出他们优雅的实验设计,以及一个识别的关键脑区参与,对人类和一个匹配的游戏版本。

一个难题值得鼠标的侦探

Zachary Mainen,领导这项研究的首席研究员,认为新的测试更加兼容的性质老鼠。”而不是强加条件,老鼠就会像“小人类,”我们决定创建一个任务,会感到更自然的鼠标,依靠其先天觅食的技能同样它依赖于当寻找食物或技能水。"

在实验中,小鼠使用推理发现水奖励的位置。“水奖励,在任何给定的时刻,可以在两个喷水口之一。如果老鼠成功地拼凑的证据,他们会优化自己的行为,壶嘴获得奖励之间切换以最小的延迟,”Mainen解释道。

奖励的位置是由两个独立的变量,这两个未知的老鼠。“老鼠不得不推断这些变量是通过试验和错误,逐渐解密游戏规则,“Pietro Vertechi说,这项研究的一位作者。

第一个变量是收到水在活跃的概率滔滔不绝地讲。“即使壶嘴是活跃的,它并不总是给的水。老鼠不得不意识到缺水在任何给定的尝试并不一定意味着壶嘴不活跃,”Vertechi解释道。

第二个变量添加更复杂的任务:滔滔不绝的概率将活动和非活动状态之间切换(也就是说切换奖励)的位置设置在一个特定的值,老鼠也得弄清楚。

这种设计使研究人员能够精确控制实验的挑战性。例如,一个相对简单的场景会有很高的概率接受水奖励和开关的位置。在这种情况下,缺乏水的奖励可能意味着鼠标是在错误的壶嘴。

另一方面,这将是更加困难的老鼠来决定做什么如果两个概率很低。在这种情况下,缺水在给定的尝试并不是一个非常强烈的迹象表明发生了转换。

嗅出游戏的规则

奇怪的是,老鼠能够很快找出到底发生了什么。“他们几个交易日内优化他们的行为,”Vertechi说,“调整尝试一个槽的数量根据游戏规则。因此,他们很难容忍更多的失败,不提供信息的条件比简单的。”

科学家们认为这令人印象深刻,老鼠可以掌握这复杂的任务。但是他们是如何显示这些结果符合推理而不是另一种解决问题的策略?

根据伊兰Lottem,作者的研究中,啮齿动物被认为适用的标准策略会导致完全不同的结果。“研究人员普遍认为老鼠是由直接的回报。如果是这样的话,他们只会呆在无可挽回,给他们更多的平均回报,壶嘴和坚持得更久,即使它已经不活跃。相反,我们老鼠了一旦他们确信壶嘴不再活跃,无论多么有益的过去。这强烈支持的老鼠在做什么是推理。”

老鼠和人类

直接跨物种比较性能,研究小组开发了一种对人类版本的任务。“这也是一种“觅食”任务,但是这一次,而不是寻找水,受试者寻找猎物,”达里奥Sarra说,该研究的另一个作者。

在人类版本中,受试者玩电子游戏中隐藏信息是一个怪物的位置,躲在一座城堡。目标被扔石头打怪物。就像老鼠,受试者必须找出两组变量:能够击中怪物的概率在合适的地点,和一个位置开关的概率。

他们的研究结果表明,老鼠和人类非常相似的方式解决任务。“不仅是战略几乎完全相同,我们发现两个物种敏感是相同的挑战,“Sarra说。“具体来说,推理过程需要更长的时间,在这两个物种,当奖励和状态切换的概率很低,整体创造更高的不确定性。然而,不管困难,人类发现发生了什么比老鼠快得多,达到最优性能已经在第一次会议。”

Mainen称,他们的研究结果表明,“电子游戏使老鼠的我们。一些游戏,比如我们开发,利用基本的行为,在这种情况下觅食。我们惊奇地发现,两种表现同样。但话又说回来,它只是显示多少这两个物种的共同点。”

下一个步骤

团队打算利用人类和老鼠版本的任务作为一种工具来研究这个认知过程的神经机制。“在这项研究中,我们开始探索这些问题。特别是,我们观察到所谓的大脑区域眼窝前额皮质在推理过程中发挥了关键作用。在眼窝前额皮质是灭活试验,小鼠恢复到一个更简单,更天真的策略。这是一个令人兴奋的发现,这将帮助我们推进深入调查大脑中的推理是如何发生的,”Mainen说。

此外,团队是好奇的想看看视频游戏版本的任务是否可以用来描述特定的心理档案。Vertechi解释说,“例如,人们遭受冲动控制障碍,或抑郁,倾向于采取具体的策略?如果我们发现这个问题的答案是肯定的,那么我们可以利用类似的啮齿动物的任务这些特定的配置文件来评估潜在神经机制,”他总结道。