發布時間：2022-06-02
編者按：腦科學對各種腦功能的解析、腦疾病的診斷治療、類腦智能和腦機接口的技術開發，都具有非常重要的意義，中科院之聲與中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心聯合開設“腦智擘未來”專欄，為大家解讀視覺、學習記憶、注意力、抉擇、意識、語言、共情、合作等日常生活中常見行為和現象的研究方式和科學發現。
不管是今天去哪家餐廳吃飯，還是最近打算投資哪只股票，我們的生活中充滿了大大小小的決策。然而不僅是人需要做決定，作為人類的好朋友，在動物界擁有高級智慧的猴子，也會面臨復雜的決策。就像在風云變換的股票市場中有熊市、牛市一樣，猴子在做決定時，也會受到“市場”大環境的影響嗎？
為了研究這個問題，科學家們設計了一個有趣的實驗。在這個叫做概率學習的任務中，猴子需要按下按鈕選擇屏幕上的不同圖片。有的對應80%的概率喝到果汁，而有的則只有20%的可能性。因此我們的好朋友就需要在讓人眼花繚亂的選擇中“慧眼識珠”，找出那支利潤豐厚的“績優股”。
那么在如此風云變幻的果汁“市場”，猴子會怎么做呢？通過觀察，科學家發現它們的行為和我們在股票市場中買入賣出一樣，主要有兩種不同策略：喝到果汁，也就是賺錢時就繼續持有該“股票”，下次還選它；沒喝到果汁時則拋售該“股票”，下次選另外一個?？磥?，想成為猴界“巴菲特”，似乎也沒那么難嘛。
所以到底是哪些因素驅動了猴子的不同行為呢？科學家們利用一種叫做強化學習的計算模型來分析猴子的不同決定，發現它們和人類不僅行為類似，背后的神經機制也有異曲同工之處。首先，最主要的影響是不同選項對應獎勵概率的大小。比如過去五次選擇綠色圖案有四次都喝到了果汁，而另外兩次選黃色圖案時卻一次也沒喝到，那么對猴子來說綠色圖案就很可能是一只潛在的“績優股”。其次，就好像人們喜歡去熟悉的餐廳吃飯一樣，猴子也更有可能偏好以往選過的圖案，即使有時候不一定會讓它們喝到果汁。
而最有意思的是，正如股市中有熊市、牛市一樣，猴子在不斷做決定的過程中，也會受到過去一段時間里“市場”大環境的影響。如果連續好幾次不管選哪個選項都喝到了果汁，在這種利好的環境下它們就更有可能繼續穩定持有“績優股”。但是如果“市場”低迷，不管猴子選哪個選項都沒喝到果汁，它們就會心煩意亂，此時賺不到錢的“股票”就更容易被拋售，買入賣出更加頻繁，猴子更傾向于在不同選擇中來回試錯。
那么“熊市牛市“中猴子的不同表現又是如何產生的呢？為了研究這個問題，科學家們使用了磁共振成像技術。它像是一臺超級望遠鏡，可以對身體任何部位進行無損無創的成像。拿它拍攝猴子大腦，就可以看到猴子做決定時大腦所發生的變化。利用這項技術科學家發現，猴子大腦中前腦島葉（the anterior insular cortex, Ia）和中縫背核（the dorsal raphe nucleus, DRN）兩個區域與猴子感受平均回報率（global reward state），也就是”市場“大環境的好壞有關，而負責高級認知功能的腹內側前額葉皮層（ventromedial prefrontal cortex, vmPFC），則與猴子感知不同選項對應的價值高低有關。多個大腦區域分工協作，才使得猴子能夠在變幻莫測的”股票市場“游刃有余。
看到這里，不知道屏幕前的各位，是不是對我們的好朋友更加刮目相看了呢？即使是一個看起來小小的決定，背后的工作機制就如此復雜，我們的大腦還真是妙不可言。
作者：中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心 趙韶苓
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