两项研究揭示了决策过程中的大脑机制

在SISSA的认知神经科学小组进行的一项新研究表明，一旦大脑的处理网络积累了恰当数量的感官信息，就会触发感知决策 - 识别物体并采取适当的行动。我们的感官受体不断收集来自外部世界的信息，使我们能够理解周围的事物并相应地表现。认识到物体的身份通常几乎是瞬间完成的。然而，有时信息会逐渐进入感觉系统，在适合和开始时，并且不可能立即进行感知。那么，随着时间的推移，信号是如何累积的?什么时候神经系统决定“够了就够了?是时候采取行动了”?Yanfang Zuo和Mathew E.在Current Biology上发表的两篇新出版物Diamond(SISSA触觉感知和学习实验室主任)表明，大脑比较传入的感官证据，支持竞争感知，并在一个选择的总获得证据达到固定边界时立即表达决定。这些研究揭示了在不确定的世界中决策制定的基本大脑机制。

达到视觉感知的边界

迄今为止，大脑是如何在逐渐的，不确定的感觉流入条件下做出决定的，几乎完全通过让受试者(人或猴)观察计算机监视器来显示许多在不同方向上移动的点来进行研究。该主题的任务是判断大多数点的整体方向(这类似于在高峰时间从阳台观看大中央车站的主厅以评估是否有更多的人进入或离开)。如果显示器上100%的点向左移动，则立即形成感知并且决定快速而简单。但是，如果55%的点向左移动而45%的点向右移动，则必须随时间收集运动信号。几十年的神经科学研究表明，有利于两种可能选择(左与右)的输入信号处于竞争中：一旦视觉运动信息的总量有利于两者中的一个，观察者就可以报告运动感知随着时间的推移积累的替代品达到一定的数量。用于解释这些结果的模型，“有界整合”，简单，高效，计算最优;甚至存在强大的神经元相关性。但该模型是否超出视觉运动感知?简单，高效，计算最优;甚至存在强大的神经元相关性。但该模型是否超出视觉运动感知?简单，高效，计算最优;甚至存在强大的神经元相关性。但该模型是否超出视觉运动感知?

从视觉决策到触觉决策制定

“感觉 - 感知决策是一种普遍存在的行为因素，每天都进行无数次。我们想看看用于解释视觉运动感知的”有界整合“模型是否可以解释不同物种中不同感官形态的感知判断。两种文章的资深作者Mathew Diamond解释说，并采用不同形式的传感。

虽然灵长类动物是视力方面的专家，但老鼠是触摸的专家，特别是当使用它们的鼻子的胡须来识别物体的纹理时。表面纹理的感知对于大鼠的行为是至关重要的，例如在筑巢部位和材料的选择中。大鼠以10赫兹的速度向前/向后移动它们的胡须，在每个循环中将它们扫过表面。因此，大鼠不是接受感官证据(如在视觉中)，而是通过积极控制其自身的胡须运动来创造感官证据。在新发表的研究中，研究者在每次试验之前提出了三种可能的纹理之一。根据它通过其胡须感测到的纹理，大鼠选择奖励位置，根据实际纹理身份设置正确的位置。与此同时，研究人员以每秒1000张图像拍摄视频记录，以检查晶须的形状，运动和角度。他们还测量了大脑皮层的两个专门用于处理触觉信息的区域的神经元活动。

什么时候够了？

在一些试验中，老鼠接触过一次并迅速做出选择;在其他试验中，老鼠多达六次。如果决策是基于有限整合，那么只要它产生足够的证据来支持可靠的选择，老鼠就会结束其探索，并且它的平均准确度将与触摸的数量无关。另一种假设提出，即使在老鼠接触之前，老鼠的运动系统中的模式发生器预先设定即将到来的试验的触摸计数。结果证明与有界集成框架一致 - 准确性与触摸次数无关。

两幅研究的主要结论在这幅漫画中得到了说明，其中大鼠必须将纹理识别为凹槽或光滑。第一项当前生物学研究确定了触觉证据的性质：晶须运动学(弯曲和运动)根据接触的纹理而不同。一旦运动特征转换为神经元射击，大脑就会开始处理纹理信息，如左图所示。虽然单次触摸获得的信息表明一个纹理比另一个纹理更强，但信号被分级：晶须运动学在某种程度上与凹槽纹理一致，但在某种程度上也具有光滑的纹理。因此，有不同数量的证据支持两种纹理，如图中的向上步骤所示。主要发现是，当一个纹理的总证据数量(在触摸之间进行求和)达到边界时，大鼠就会做出选择。在这里，有利于凹槽纹理的总证据在第四次触摸时到达边界，而有利于光滑纹理的总证据仍然在下面。如右图所示，一旦凹槽纹理的证据到达边界，大鼠就会形成一个感知 - 一个物体的心理图像 - 并做出正确的选择。如果光滑纹理的证据首先到达边界，那么老鼠就会根据错误的感知做出错误的选择。这正是20%试验中发生的事情。而有利于光滑质地的总证据仍然低于。如右图所示，一旦凹槽纹理的证据到达边界，大鼠就会形成一个感知 - 一个物体的心理图像 - 并做出正确的选择。如果光滑纹理的证据首先到达边界，那么老鼠就会根据错误的感知做出错误的选择。这正是20%试验中发生的事情。而有利于光滑质地的总证据仍然低于。如右图所示，一旦凹槽纹理的证据到达边界，大鼠就会形成一个感知 - 一个物体的心理图像 - 并做出正确的选择。如果光滑纹理的证据首先到达边界，那么老鼠就会根据错误的感知做出错误的选择。这正是20%试验中发生的事情。

信息在哪里积累?第二项当前生物学研究表明，躯体感觉皮层编码单个触摸的晶须运动学，但不会在触摸序列上累积信息。相反，躯体感觉皮层将证据包分发到下游大脑区域，该区域整合了跨时间的信息(此处描述为大鼠头部的神经元群集)。在每次试验中，只要触摸式触摸证据的总量达到边界，老鼠就会停止搅拌并做出决定。

触觉认知

“通过有限整合的决策框架，以前归因于灵长类动物，因此延伸到啮齿类动物，”Diamond评论道。最后的观察涉及个体差异。“我们倾向于认为个体不同，但所有老鼠必须相同。我们能够计算每只老鼠的决策边界。那些边界较高的人在每次试验中都会失去更多的时间收集证据，但由于他们需要更好的整体表现他们在做出决定之前更加确定;他们以准确的速度进行交易。“也就是说，老鼠知道他们知道多少，并决定他们什么时候有足够的知识，这是认知的基本要素。目前的工作是探索其他形式的触觉认知。