Nature 子刊发现了编码行为结果的神经元

这些位于大脑纹状体的细胞似乎有助于做出需要评估风险和益处的决策。

　　

当我们做复杂的决定时，我们必须考虑很多因素。有些选择的回报很高，但也有潜在的风险;另一些风险较低，但回报可能较低。

麻省理工学院的一项新研究揭示了大脑中帮助我们做出这类决定的部分。研究小组在大脑纹状体中发现了一组神经元，它们负责编码不同决策可能产生的结果的信息。当一种行为导致了与预期不同的结果时，这些细胞变得特别活跃，研究人员相信这有助于大脑适应不断变化的环境。

“很多大脑活动都是处理令人惊讶的结果，因为如果一个结果是预期的，那么就真的没有什么需要学习的。”我们看到的是，意想不到的回报和意想不到的负面结果都有很强的编码，”前麻省理工学院博士后Bernard Bloem说，他是这项新研究的主要作者之一。

这种决策障碍是许多神经精神障碍的标志，尤其是焦虑和抑郁。研究人员说，新的发现表明，这些纹状体神经元的活动受到轻微干扰，可能会使大脑做出冲动的决定，或因优柔寡断而瘫痪。

前麻省理工学院博士后拉菲克·胡达(Rafiq Huda)也是这篇发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上的论文的主要作者。Ann Graybiel是麻省理工学院的教授，也是麻省理工学院麦戈文大脑研究所的成员，她是这项研究的资深作者。

从经验中学习

纹状体位于大脑深处，在需要评估特定行动结果的决策过程中发挥着关键作用。在这项研究中，研究人员希望更多地了解大脑如何做出成本效益决定的神经基础，即一种行为可以产生积极和消极的混合结果。

为了研究这种决策，研究人员训练老鼠向左或向右旋转一个轮子。在每一轮中，他们将获得奖励(含糖水)和负面结果(一小股空气)的组合。当老鼠执行这项任务时，它们学会了最大化奖励的传递和最小化空气的传递。然而，在数百次试验中，研究人员经常改变获得奖励或喘气的概率，所以老鼠需要调整它们的行为。

当老鼠学会做出这些调整时，研究人员记录了纹状体中神经元的活动。他们本以为能发现神经元活动反映哪些行为是好的，需要重复，哪些行为是坏的，需要避免。虽然有些神经元会这样做，但令研究人员吃惊的是，他们还发现，许多神经元编码了行为和两种结果之间关系的细节。

研究人员发现，当一种行为导致意想不到的结果时，这些神经元的反应更强烈，也就是说，当把转盘朝一个方向转动时，会产生与之前试验相反的结果。这些奖励和惩罚的“错误信号”似乎能帮助大脑意识到是时候改变策略了。

大多数编码这些错误信号的神经元都在纹状体中——纹状体中的神经元簇。先前的研究表明，striosomal send information to the other parts of the brain, including dopamine-producing regions and regions involved in planning movement.脑回体会将信息发送到大脑的其他部分，包括多巴胺产生区和参与运动计划的区域。

               

在这里，随着视线深入纹状体，纹状体(红色)出现然后消失。

“striosomal track of The actual outcomes are，”Bloem说。“决定是否做一项行动，本质上需要综合多种结果，可能发生在大脑下游的某个地方。”

做出判断

这些发现可能不仅与老鼠学习一项任务有关，而且与人们每天在权衡每个选择的风险和好处时必须做出的许多决定有关。晚饭后吃一大碗冰淇淋会带来即时的满足感，但它可能会导致体重增加或健康状况不佳。决定吃胡萝卜会让你感觉更健康，但你会错过这种甜食的享受。

Bloem说:“从价值的角度来看，这些也同样不错。”“我们发现，纹状体也知道为什么这些是好的，它知道每种的好处和代价。在某种程度上，那里的活动反映了更多的潜在结果，而不仅仅是你选择它的可能性有多大。”

这种复杂的决策往往会损害患有各种神经精神疾病的人，包括焦虑、抑郁、精神分裂症、强迫症和创伤后应激障碍。药物滥用也会导致判断力受损和冲动。

“你可以想象,如果事情是建立这种方式,不会那么难混淆什么是好的,什么是坏的,因为有些神经元火时的结果是好的,他们也火时,结果是不好的,我们以所谓的正常方式进行动作或思考的能力，取决于这些区别，如果它们变得模糊，那就真的麻烦了。”

研究人员说，新的发现表明，针对大脑中潜在结果的信息编码阶段的行为疗法可能有助于那些遭受这些疾病折磨的人。