Neuron: 研究揭示人类大脑在寻求目标决策过程中的神经过程

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人类决策一直是广泛研究的焦点。总的来说，此类研究可以帮助更好地了解人们如何做出不同类型的日常选择，同时也揭示了支撑这些选择的神经过程。

2023年12月6日，牛津大学的Paul S. Muhle-Karbe和Christopher Summerfield及来自意大利国家研究委员会、伦敦大学学院以及马克斯·普朗克研究所的研究人员共同协作，在Neuron（IF=16.2）上发表了题为“Goal-seeking compresses neural codes for space in the human hippocampus and orbitofrontal cortex”的文章，探讨了情境对目标导向决策的影响，表明寻求目标会“压缩”大脑海马体和眶额叶皮层的“空间地图（spatial maps）”。

人类可以灵活地导航以实现他们的目标，研究人员询问了同种异体中心空间的神经表征是如何被目标导向的行为扭曲的。参与者在由四个相互连接的房间组成的网格世界环境中将智能体导航到两个连续的目标位置，并带有上下文提示，表明一个目标位置对另一个目标位置的条件依赖性。

为了进一步探索在目标导向决策过程中大脑中会发生什么，研究人员进行了一项涉及27名人类参与者的实验。这些参与者在计算机屏幕上完成了一项任务，这需要通过控制化身来导航虚拟环境。

任务功能及表现

这个化身可以在一个以网格形式表示的部分可见的世界中移动。这个虚拟世界包括四个相互连接的不同房间，参与者只能从上方看到他们的化身所占据的房间（即鸟瞰图）。

在每次实验试验中，参与者的头像出现在随机选择的房间里，参与者被要求使用键盘上的按钮移动它，通过与一些巨石碰撞来获得奖励，同时避开空的巨石。

在每次试验开始时，参与者还获得了一个上下文提示，该提示隐藏了部分线索，暗示（但未明确披露）在虚拟世界中可以找到奖励的位置。值得注意的是，当参与者完成这项需要以目标为导向的决策的任务时，他们的大脑活动被fMRI扫描仪记录下来。

“通过检查在fMRI信号中编码房间和上下文的神经几何形状，我们发现海马和眶额叶皮层都出现了类似环境的地图表示。海马体和眶额叶皮层中的认知地图被压缩，以便作为目标提示的位置在神经状态空间中被编码在一起，这些扭曲预测了成功的学习。这种效应是由一个计算模型捕获的，在该模型中，当前和预期位置被联合编码在一个位置代码中，为目标如何扭曲宏观神经信号中空间的神经表示提供了理论。”

跨周期的反转神经分析

研究者发现，参与者虚拟访问的环境在他们大脑的某些部分以地图的形式编码，特别是海马体和眶额叶皮层。然而，有趣的是，这些认知地图在某种程度上被压缩了，编码了与他们试图共同实现的目标相关的位置。

这些结果为目标导向决策的神经基础提供了新的视角，表明大脑可以利用压缩机制在决策过程中对感觉信息进行情境调节，以实现特定目标。未来，新的研究可以进一步研究这些压缩过程，这可能会带来引人入胜的新发现。

参考文献

Muhle-Karbe PS, Sheahan H, Pezzulo G, Spiers HJ, Chien S, Schuck NW, Summerfield C. Goal-seeking compresses neural codes for space in the human hippocampus and orbitofrontal cortex. Neuron. 2023 Dec 6;111(23):3885-3899.e6. doi: 10.1016/j.neuron.2023.08.021. Epub 2023 Sep 18. PMID: 37725981.

资讯来源

https://medicalxpress.com/news/2024-01-cognitive-brain-regions-compressed-goal.html

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