脑机启侦 | 探究灵长类动物中参与决策的神经元通路（9.23）

在这个不断变化的世界里，包括人类在内，所有动物都需要迅速适应环境，并学会在一切可能性里做出最佳决定。多数情况下，这种类型的学习是通过直接经验进行的；当面临在两个特定项目或事件之间做出选择时，动物会参考先前的经验，做出相同的选择。

然而，大脑更发达的动物，如猿猴，即使它们以前没有直接经历过这些事件，但它们却可以根据对过去类似情况的推断，做出当下的决定，因此，动物们往往是基于过往的经验和已有的知识掌握再做出决策。

研究介绍

在灵长类动物中，大脑的眶额皮层（OFC）区域负责这种平衡行为。它不仅可以直接参与决策，还能帮助 “更新”灵长类动物用来衡量决策好坏的标准。

此外，OFC对于正确评估个人没有直接经验的选项似乎是必要的。尽管有这些知识，但OFC在决策中的确切作用以及不同的作用是否依赖于不同的神经元通路仍不清楚，而且很难研究。

幸运的是，据2024年8月28日发表在《自然》上的一篇论文报道，来自日本的一个研究小组成功地揭示了这一问题。

他们利用研究小组先前开发的最先进方法，在新设计的行为任务中选择性地开启和关闭了源自猴子大脑外协调区的不同神经元通路，揭示了它们各自独立的功能。这项研究由 Kei Oyama 和组长 Takafumi Minamimoto 领导，他们都来自美国国立量子科学与技术研究所。

在用于实验的行为任务中，猕猴必须在呈现给它们的两幅图像中做出选择，并根据选择情况给予预定量的果汁作为奖励。很快，猕猴就学会了将图像与它们将获得的果汁量联系起来。

研究人员会定期改变呈现给动物的图像集，同时颠倒奖励值，让最差的选项变成最好的，反之亦然。总之，这些任务测试了猴子从经验中学习（通过试错）和处理它们熟悉的情况（通过基于知识的推理）的能力。

图片来源：medicalxpress

在猴子执行这些任务时，研究人员使用了一种基因引入的化学开关（称为化学受体），这种受体可以在服用特定药物后有效地打开或关闭OFC的神经元。在计算机断层扫描、正电子发射断层扫描和磁共振成像技术的指导下，研究小组能够评估局部注射药物的效果，这种药物能暂时抑制源自大脑外协调区的不同神经元通路。

通过观察猴子表现的变化，研究人员可以确定这些通路的功能。他们发现，连接尾状核的OFC通路对于基于经验的适应是必要的，而连接丘脑内侧的OFC通路对于基于知识的适应同样重要。

研究意义

由于猕猴的大脑结构与人类惊人地相似，因此可以从这些发现中得出与人类相关的重要结论。

“我们工作的一个重要意义在于，它可以帮助解释为什么个体会以不同的方式处理相同的情况。有些人可能更依赖于试错，而有些人则更喜欢基于已有知识的更系统的方法，”Minamimoto如是说道。

“这些思维方式或‘思维模式’的差异可能与每个人的大脑如何激活这些特定回路有关，了解这些差异有助于我们为那些可能在某一特定思维类型上有困难的人制定个性化策略，以提高决策和解决问题的能力。

此外，了解大脑结构的确切作用对于研究神经病理学和精神疾病也大有裨益。

“我们的发现可能有助于治疗强迫症等精神和神经疾病的新疗法，因为强迫症患者很难适应不断变化的情况。通过针对参与这两种策略的特定大脑回路，我们或许能创造出更有效的疗法，帮助恢复平衡思维，”Oyama说。

“最后，我们的研究在人工智能和机器人领域也有应用，对大脑回路的这种理解可以激发出适应性更强的系统，根据情况在不同的问题解决方法之间切换。”

大脑无疑是已知宇宙中最大的谜团之一，但这类研究为我们进一步了解大脑在我们和其他动物身上运作的模式，起到了至关重要的作用。

新闻来源：medicalxpress