大脑如何灵活地处理复杂的信息?

人为决策取决于复杂信息的灵活处理，但大脑如何适应瞬时任务需求的处理仍然不明确。在杂志上发表的新文章中自然通讯现在，马克斯·普朗克人类发展研究所(Max Planck Institute for Human Development)的研究人员概述了几个关键的神经过程，揭示出当处理信息的需求增加时，我们的大脑网络可能会迅速而灵活地从有节奏的状态转换到“嘈杂”状态。

驾驶汽车，审议不同的金融选择，甚至思考不同的生活道路要求我们处理压倒性的信息。但并非所有决策都会造成平等的要求。在某些情况下，决策更容易，因为我们已经知道哪些信息是相关的。在其他情况下，不确定性与我们的决定相关的信息要求我们获得更广泛的所有可用信息来源。大脑在这种情况下灵活地适应信息处理的机制先前是未知的。

为了揭示这些机制，来自马克斯·普朗克人类发展研究所和伦敦大学学院计算精神病学和老龄化研究中心的寿命神经动力学组(LNDG)的研究人员设计了一个视觉任务。参与者被要求观看由小方块组成的移动云，这些小方块在四个视觉维度上各不相同:颜色、大小、亮度和移动方向。然后，研究人员问参与者一个关于这四个视觉维度之一的问题。例如，“更多的方块是向左移动，还是向右移动?”在看到正方形之前，研究人员通过告知参与者可以被问到哪些特征来控制“不确定性”;相关的特征越多，参与者就越不确定应该关注哪些特征。在整个任务,大脑的活动采用脑电图(EEG)和功能磁共振成像(fMRI)进行测量。

首先，作者发现，当参与者对即将进行的选择的相关特征更不确定时，参与者的脑电图信号从节律模式(当参与者可以专注于一个单一特征时)转变为更无节律、“嘈杂”的模式。“当我们需要选择相关而非不相关的输入信息时，大脑节律可能特别有用，而增加的神经‘噪音’可以让我们的大脑更容易接受多种来源的信息。”我们的研究结果表明，在这些有节奏的和“嘈杂”的状态之间来回切换的能力，可能使大脑灵活地处理信息人脑，“Julian Q. Kosciessa，LNDG邮政编码和文章的第一作者说。

此外，作者还发现，参与者的脑电图信号从有节奏的模式转换到嘈杂的模式的程度主要与丘脑中功能磁共振成像(fMRI)活动的增加相结合，丘脑是大脑的深层结构，而脑电图基本上无法接触到。丘脑通常被认为主要是感觉和运动信号的接口，而它在灵活性方面的潜在作用仍然难以捉摸。因此，这项研究的结果可能会对我们目前对大脑结构的理解产生广泛的影响，这种结构是我们适应不断变化的世界所必需的。“当神经科学家思考大脑如何实现行为灵活性时，我们通常只关注皮层的网络，而丘脑传统上被认为是感觉运动的简单继电器。信息。相反，我们的结果争辩说，丘脑通常可以支持神经动力学，并可以优化脑各国根据环境需求，让我们做出更好的决定，“研究和LNDG集团负责人的高级作者道格拉斯加里特说。

在研究的下一阶段，作者计划调查丘脑如何允许神经动力学的变化的潜在神经化学基础，以及这种变化是否可以通过使用微弱的电流刺激丘脑来“调整”。

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