另一个大脑,多个同时决定策略

选择在超市结账线看起来是显而易见的,但它可以涉及一系列复杂的大脑计算。也许你计算购物者的数量在每一行,选择最短的,或估计每个传送带上的条目的数量。也许你很快权衡购物者和物品,甚至收银员的表观速度……事实上,有多种策略来解决这个问题。

大脑是如何知道如何做出决定在这种情况下,有多个可能的策略可供选择?

今天(4月13日)发表的一项研究在《华尔街日报》自然神经科学提供了一个令人惊讶的对这个问题的回答显示,而不是承诺一个策略,大脑可以同时计算多个替代决策策略。范妮Cazettes和高级领导的研究中,作者Zachary Mainen和阿方索Renart Champalimaud基金会在里斯本,葡萄牙,执行一个特别设计的实验,一种“虚拟现实”设置用于老鼠的动物负责寻找水虚拟世界。

具体来说,作者设计了一个“虚拟鼠标世界”包含的觅食问题,动物的大脑已经进化到擅长,允许他们研究老鼠所使用的复杂的决策策略。任何给定的位置在虚拟世界可以提供水不可靠,在某种程度上,将“枯竭”,停止送水。老鼠不得不决定什么时候离开一个给定的位置和移动到另一个地方寻找更多的水。

解决任务最优,最好的策略是老鼠学会计算连续错过了试图得到水的数量在给定的网站,和开关位置的连续失败数足够大时。但有多个替代策略进行处理的一系列成功的和不成功的尝试,包括,例如,计算之间的区别成功和失败的数量。每种策略结合了想念和成功的尝试在一个特定的时间,从而有一个签名的时间课程,叫做“决策变量”——可以匹配时间的大脑活动模式。

研究者记录活动从大型乐团的个体大脑细胞在大脑的一部分被称为前运动皮层,而老鼠执行任务。然后寻找组合时间配置文件的记录前运动神经元的活动,好象与不同的策略相关的决策变量。

令作者吃惊的是,数据显示,每个鼠标专注于他们自己的策略时,他们的大脑却没有。范妮Cazettes解释说,“我们发现,而活动前运动皮层反映了计算鼠标实际上是使用,它也反映出替代决策变量用于相同的任务,甚至是决策变量用于其他任务”。

扎克Mainen,该研究的资深作者之一,补充道,“与我们的经验检验,我们发现大脑可以同时执行多个不同的计算策略,这是让人想起叠加在量子力学的概念。”

虽然仍有许多在这个领域探索,本研究为未来的研究提供了重要的基础,“我们的研究结果建议需要新的思考方式的核心流程参与决策和行为选择。之一,我们的下一个步骤将是研究大脑如何选择不同的决策变量和这些决策是如何转化为实际行动,”范妮Cazettes说。

什么可以同时代表使用和未使用的策略的有效性?“这样的安排可能促进认知灵活性和学习,因为改变策略只需要参加合适的预算决策变量,而不必从头开始构建它,“阿方索Renart认为其他的资深作者。

“这些发现为我们的理解有重要意义的大脑过程和选择决策变量在复杂环境中。可能有影响的发展更加灵活和适应性强的机器学习系统,这可能是特别有用的情况下有一个高程度的不确定性或复杂性,“扎克Mainen总结道。