在人脑单个神经元的水平上研究基于价值的选择

西达斯-西奈大学的研究人员发表的一项新研究促进了对大脑如何权衡涉及人们喜欢或重视的决定的科学理解，比如选择读哪本书，选择哪家餐厅吃午餐，甚至是在赌场玩哪台老虎机。今天发表在杂志上自然人类行为，这项研究包括记录单个人类神经元的活动。

该研究的资深作者、神经科学和医学中心主任、西达斯-西奈医院神经学、神经外科和生物医学教授Ueli Rutishauser博士说，这项研究检查了所谓的基于价值的选择，其中没有必然的正确或错误的选择。

“了解大脑如何做出这些选择可以帮助我们更好地理解神经系统疾病，包括上瘾和上瘾强迫症Rutishauser说，“因为所有这些情况都可能涉及一个人一次又一次地做出同样的选择，这对他们来说是有害的。”

20名研究参与者都是志愿者，都是癫痫患者，他们在医院接受医生的监测大脑的活动来确定他们癫痫发作的焦点。当参与者玩电脑老虎机游戏时，研究人员可以记录他们大脑中单个神经元的活动。

这个名为“双臂强盗”的游戏让参与者在每一轮中从两个模拟老虎机中选择一个。参与者按下一个按钮选择他们的“强盗”，然后支付或不支付。这些土匪有独特的标记，所以参与者可以知道他们之前是否玩过这些土匪，参与者在30分钟的时间内玩了几轮。

Rutishauser解释了做出基于价值的选择所涉及的因素:

• 熟悉的选项:“如果参与者之前多次选择一个强盗，他们就很清楚这个强盗有多少次是赢家。”

• 不确定的选择:“对于只玩过几次的土匪，参与者对他们获胜的前景不太确定。”

• 新选项:“当一个新的强盗第一次出现时，参与者必须决定是选择一个熟悉的强盗还是冒险选择一个新的。有时候，做点新事情感觉很好，这有它自己的内在价值。”

之前的研究依赖于功能性磁共振磁共振成像(MRI)来监测大脑活动，并提出大脑中有一个叫做脑的区域腹内侧前额叶皮层(vmPFC)在衡量这些因素中起主要作用。但在最近的这项研究中，西达斯-西奈研究人员确定，一个完全不同的区域，称为前补充运动区(pre-SMA)，实际上起主导作用。

单神经元记录让研究人员看到，虽然vmPFC发出了新出现的强盗的“新颖性”价值，但前sma计算出哪个选项最有可能获得最高奖励。而这个信号就是参与者做出选择的基础。

“以前的研究并没有给我们一个完整的画面，也不能像我们现在这样区分，”托马斯·阿基诺博士说，他是Rutishauser实验室的博士后，也是这项研究的第一作者。“由于我们的单神经元记录比其他更常见的方法更敏感，我们可以直接测量preSMA神经元如何计算每个选项的值并确定参与者的选择。”

vmPFC和前sma都是大脑额叶的一部分，两者都涉及计划和决策活动，但在这项研究中，研究人员第一次能够梳理出它们各自的角色。这一新发现与其他一些近期发现一起，表明前sma对人类决策至关重要。

“这是观察人类的独特窗口大脑通过这些单神经元记录打开的大脑，继续加深我们对认知过程背后精确机制的理解，”该研究的合著者、雪松西奈医院功能神经外科项目主任亚当·马梅拉克医学博士说。“这些在理解上的持续进步是找到复杂神经疾病的新疗法和改善患者生活的关键。”

这项研究是西达斯-西奈与加州理工学院决策神经科学教授弗莱彻·琼斯(Fletcher Jones)共同资深作者约翰·奥多尔蒂(John O’doherty)长期合作的一部分。