研究发现神经元编码行为的结果

当我们做出复杂的决定时，我们必须考虑很多因素。有些选择回报很高，但也有潜在风险;另一些风险较低，但回报可能较低。

麻省理工学院的一项新研究揭示了这部分大脑这有助于我们做出这类决定。研究小组在大脑纹状体中发现了一组神经元，这些神经元编码了关于不同决定的潜在结果的信息。当一种行为导致与预期不同的结果时，这些细胞变得特别活跃，研究人员认为这有助于大脑适应不断变化的环境。

“很多大脑活动都与令人惊讶的结果有关，因为如果一个结果是意料之中的，那么就没有什么可学习的。我们所看到的是，对意外的奖励和意外的负面结果都有很强的编码，”麻省理工学院前博士后、这项新研究的主要作者之一伯纳德·布卢姆说。

这种决策障碍是许多神经精神疾病的标志，尤其是焦虑和抑郁。研究人员说，新的发现表明，这些纹状体神经元活动的轻微干扰可能会使大脑做出冲动的决定或因优柔寡断而瘫痪。

Rafiq Huda，前麻省理工学院博士后，也是这篇论文的主要作者自然通讯．麻省理工学院教授、麦戈文大脑研究所成员安·格雷比尔(Ann Graybiel)是这项研究的资深作者。

从经验中学习

众所周知，位于大脑深处的纹状体在做出需要评估特定行为结果的决定时发挥着关键作用。在这项研究中，研究人员希望更多地了解大脑如何做出成本效益决策的神经基础，在这种决策中，一种行为可能会产生积极和消极的结果。

为了研究这种决策，研究人员训练老鼠向左或向右旋转转轮。在每个回合中，他们都会获得奖励(含糖水)和负面结果(一小口空气)。当老鼠执行任务时，它们学会了最大化地提供奖励，并尽量减少提供空气。然而，在数百次试验中，研究人员经常改变获得奖励或空气的概率，因此老鼠需要调整它们的行为。

当小鼠学会做出这些调整时，研究人员记录了纹状体中神经元的活动。他们希望找到反映哪些行为是好的，需要重复，哪些行为是坏的，需要避免的神经元活动。虽然一些神经元会这样做，但令研究人员惊讶的是，许多神经元会对行为和这两种结果之间的关系进行细节编码。

研究人员发现，当一种行为导致意想不到的结果时，这些神经元的反应更强烈，也就是说，当向一个方向转动轮子产生与之前试验相反的结果时。这些奖励和惩罚的“错误信号”似乎帮助大脑知道是时候改变策略了。

大多数编码这些错误信号的神经元都存在于纹状体中——位于纹状体中的神经元集群。先前的研究表明，纹状体将信息发送到大脑的许多其他部分，包括多巴胺产生区域和参与计划运动的区域。

布卢姆说:“纹状体似乎主要是记录实际结果。”“是否采取行动的决定，本质上需要综合多个结果，可能发生在大脑下游的某个地方。”

做出判断

这一发现可能不仅与小鼠学习一项任务有关，也与人们每天在权衡每个选择的风险和收益时不得不做出的许多决定有关。饭后吃一大碗冰淇淋会让人立刻产生满足感，但它可能会导致体重增加或健康状况不佳。决定吃胡萝卜会让你感觉更健康，但你会错过甜食的享受。

布卢姆说:“从价值的角度来看，这些都是同样好的。“我们发现，纹状体也知道为什么这些是好的，它知道每一种的好处和代价。在某种程度上，那里的活动更多地反映了潜在的结果，而不仅仅是你选择它的可能性有多大。”

在患有各种神经精神疾病的人身上，这种复杂的决策能力通常会受损，包括焦虑、抑郁、精神分裂症、强迫症和创伤后应激障碍。药物滥用也会导致判断力下降和冲动。

格雷比尔说:“你可以想象，如果事情是这样设置的，那么混淆什么是好，什么是坏就不是那么困难了，因为当结果是好的时候，一些神经元会兴奋，当结果是坏的时候，它们也会兴奋。”“我们以所谓的正常方式行动或思考的能力取决于这些区别，如果它们变得模糊，那就真的麻烦了。”

研究人员说，新的发现表明，针对大脑中有关潜在结果的信息编码阶段的行为疗法可能有助于患有这些疾病的人。

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