《Neuron》“耶克斯-多德森定律”的神经基础

我们的内心状态直接影响着我们的感知和决策。由于心理学家Robert Yerkes和John Dilligham Dodson的研究，动机在行为任务中所起的作用在一个多世纪前就已为人所知，但其对大脑的确切影响仍不清楚。来自日内瓦大学(UNIGE)的一个团队与EPFL合作，揭示了动机是如何改变老鼠在做决定前负责感觉感知的神经回路的。这项研究揭示了为什么过高或过低的动机水平会影响我们的感知，从而影响我们的选择。这些结果发表在《Neuron》杂志上，为学习方法开辟了新的视角。

　　

   

   

如图一只老鼠为了解渴而爬上这个土堆的轮廓，反映了耶克斯-多德森定律的曲线，该定律描述了行为表现和动机之间的关系。老鼠在胡须的帮助下完成这项任务，胡须在啮齿动物中探索世界是必不可少的。    

我们的内心状态直接影响着我们的感知和决策。由于心理学家Robert Yerkes和John Dilligham Dodson的研究，动机在行为任务中所起的作用在一个多世纪前就已为人所知，但其对大脑的确切影响仍不清楚。来自日内瓦大学(UNIGE)的一个团队与EPFL合作，揭示了动机是如何改变老鼠在做决定前负责感觉感知的神经回路的。这项研究揭示了为什么过高或过低的动机水平会影响我们的感知，从而影响我们的选择。这些结果刊登在《Neuron》，开拓学习方法的新视角。  

一大早去上班，午餐时间选择一家餐厅:我们的许多决定都是由需求驱动的，比如谋生或满足我们的饥饿。然而，决策是一个复杂的过程，它也会受到外部因素的影响，如环境或其他个人，以及我们的内部状态，如我们的情绪，我们的注意力水平或我们的动机程度。

联合国卫生学院医学院基础神经科学系助理教授Sami El-Boustani的实验室正在研究与决策有关的神经回路。Sami El-Boustani获得了Eccellenza奖学金(SNSF)。在最近的工作中，他的实验室与EPFL的 Carl Petersen教授团队合作，研究了一种特定的内部状态——动机——在感知和决策中所扮演的角色。一个多世纪以来，由于美国心理学家罗伯特·耶基斯和约翰·迪利格姆·多德森的研究，人们已经知道动机和表现之间存在关系。太多或太少的动力都不利于表现。然而，这对我们神经回路的影响方式尚不清楚。“我们想观察皮层神经元传递的感觉信息是如何被动机程度改变的，以及动机在多大程度上影响学习和决策任务中的表现，”该研究的主要作者Sami El-Boustani解释说。

该研究团队开发了一种行为范式，让老鼠在受控的水消耗状态下活动。他们首先训练这些啮齿类动物通过两根胡须(A和B)对触觉刺激做出反应，并产生一个动作——舔壶嘴——只有胡须A才能获得一滴水。在这个训练之后，这些老鼠主要对胡须A的刺激做出反应，从而表明它们有能力区分这两种感觉。最后，为了改变啮齿类动物参与任务的动机，研究人员在口渴程度降低的情况下进行了这些实验。

高度动机状态会模糊感官信息  

在极度口渴的状态下，啮齿类动物表现得很差，它们不分青红皂白地舔着壶嘴，也不区分受到刺激的胡须。相比之下，在中度口渴的状态下，的行为选择变得最优。刺激胡须A，舔壶嘴。最后，当它们不是很渴的时候，它们在任务中的表现再次下降。

通过观察这些老鼠中负责感知决策的神经元群的活动，研究人员发现，当老鼠被高度激励时，这些回路中的神经元充满了电信号。相反，在低动机状态下，信号太弱了。Sami El-Boustani实验室的博士后研究员、该研究的第一作者Giulio Matteucci说:“过度动机导致皮质神经元受到强烈刺激，从而导致触觉刺激感知的准确性下降。”

相比之下，在低动机状态下，感觉信息的准确性得到了恢复，但信号强度过低，无法正确传递。结果，对刺激的感知也受到了损害。

对学习有新的认识  

这些结果打开了新的视角。它们为耶克斯-多德森定律提供了可能的神经基础。“他们还揭示了动机的水平不仅会影响决策，还会影响导致决策的感官信息的感知，”Carl Petersen解释说，他是EPFL大脑心智研究所的正教授，也是该研究的共同资深作者。

这项工作还表明，有必要将新知识的获取和表达分离开来。“我们观察到，老鼠非常迅速地理解了这一规则，但要在很长一段时间后才能表达这一学习，这取决于与它们的动机水平相关的感知变化。动机在学习中的作用的揭示为新的适应方法开辟了道路，这些方法旨在在学习过程中保持最佳的动机水平。

Cortical sensory processing across motivational states during goal-directed behavior