《Neuron》：“强迫症”是怎么来的？感谢这些神经元教会我们“失败乃成功之母”

　　

每个人都会因为习惯而犯一些小小的日常错误：

当服务员跟你说：“请享受你的每餐吧”，你可能不假思索地回答：“你也是！”，小朋友练习书法，也常常写错汉字笔画顺序。幸运的是，我们的大脑有一部分每时每刻都在监控我们的行为，捕捉错误并快速纠正它们。

加州理工学院领导的研究小组发现了掌控这种能力的特殊神经元。这项工作捕捉到了一群生活在深脑的罕见神经元。

“许多人都会快速意识到自己所犯的错误，比如，当你打错字和按错键时，你甚至不需要看到屏幕上的错误就能感知你可能输错了，”加州理工学院生物和生物工程系做客副教授，神经外科、神经学和生物医学科学副教授，西奈医疗中心神经科学理事会主席Ueli Rutishauser说。“这是我们进行自我错误纠正的一个例子。现在，通过这项研究，我们知道了哪些神经元参与其中，我们开始着手了解这些神经元的活动，并帮助我们改善行为以纠正错误。”

本研究由加州理工学院研究生Zhongzheng (Brooks) Fu领导，研究团队试图精确地解析，当人犯错后，单神经元水平会发生哪些变化。为了实现这一点，他们采用了大脑内部植入了薄电极的人类患者作为研究对象。西奈医疗中心的神经外科医生、神经外科学教授Adam Mamelak致力于针对控制患者癫痫发作的电极植入和临床监测已经超过10年了，他密切配合了这项实验。

已知，侧额叶皮质（MFC）是参与错误监控的大脑区域，当监控该部位神经活动时，志愿者被给与一个名为Stroop的任务，显示屏上出现一个单词，志愿者需要识别文本颜色，有时颜色和文子字面意思是一致的（例如“绿色”一词，用绿颜色显示）。其他情况下，单词和颜色是不同的（“绿色”单词，用红颜色字体显示）。在后一种情况下，正确答案应该是“绿色”，但是许多人脱口而出的是“红色”，研究人员的目的就是调查志愿者说完“红色”之后的神经元活动。

一些被命名为自我监控错误神经元（self-monitoring error neurons）的特定MFC神经元在犯错后立即激发，远远超前于志愿者对他们“错误答案”的实际反馈。

几十年来，神经科学家们一直用放置在颅骨表面的电极来检测成千上万个神经元的总电活动，这些“脑电图”显示，当一个人犯错后，大脑MFC上方的颅骨通常会出现一种叫做错误相关负性（ERN）的特定脑电波信号。

在这项研究中，他们同时测量了ERN和单个错误神经元的放电情况。于是找到了ERN的两个基本的新方面：首先，错误神经元活动水平与ERN振幅相关，对特定错误来说，ERN越大，错误神经元越活跃，证明无创测量可以提供位于大脑深处错误神经元活动水平信息；其次，ERN-单神经元的这种相关性反过来可以预测人是否会改变行为，如果志愿者放慢速度集中注意力完成任务，就可以避免下一个问题回答错误。如果错误神经元激发了，但是全脑ERN信号没有检出或很弱，那么，这个人可能仍然会意识到自己犯了错误，但Ta并不会为下一个任务改变行为，表明错误神经元需要将错误检测信息传送给大型脑网络，才能影响行为。

在接下来的研究中，研究人员对一部分神经回路加以证明。“我们在MFC的两个不同区域都发现了错误神经元，分别是背前扣带皮层（dACC）和预备辅助运动区（pre-SMA），”Fu说。“错误信号出现在pre-SMA的时间比出现在dACC早50毫秒。但是，只有当dACC出现信号，ERN和错误神经元之间的相关性才能预测一个人是否会改变自身行为。这是一种分层处理方式，但神经元水平的电路组织结构，对行为执行控制十分重要。”

这项基础研究有助于理解强迫症患者为什么总是不断试图纠正所感知到的“错误”。例如，一些人在短时间内反复检查有没有锁门，此时，他们的大脑ERN电势异常的大，表明他们的错误监控电路过于活跃。这些错误神经元的发现，在治疗层面可能有助于抑制这种过度活动。

下一步，研究人员试图确定来自错误神经元的信息如何流经大脑，以便改变行为，如减慢速度和聚焦。到目前为止，他们已经在前额皮质内找到了两个区域。“整个电路将比这复杂的多，”Ralph Adolphs说。“将来我们要推进研究的全局精细化程度，例如使用功能磁共振成像（fMRI）来提供全脑视野。”

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原文检索：Single-Neuron Correlates of Error Monitoring and Post-Error Adjustments in Human Medial Frontal Cortex

（生物通：伍松）