2022年7月30日，《Nature Communications》期刊在線發表了題為《后頂葉皮層獨立進行了證據累積的計算》的研究論文，該研究由中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）楊天明研究組完成。該研究揭示了抉擇過程中后頂葉進行證據累積的計算過程，為人們理解大腦感知覺抉擇的神經機制提供了重要幫助。 

　　基于感覺信息做出抉擇是大腦的一項重要能力。此項能力幫助動物尋找食物、躲避天敵，更好地適應環境，從而獲得更高的生存幾率。一般認為，動物做出抉擇前存在一個關鍵的證據積累步驟，而大腦中哪一區域具體參與證據積累過程是一個長期懸而未決的問題。眾多實驗結果表明，在靈長類動物腦內，頂內溝外側壁（lateral intraparietal area）可能是這一“抉擇中心”。但是現有實驗模型的一個通常缺陷是，難以確定在實驗中記錄到的相關信號是真實的抉擇信號，還是與抉擇過程相關的雜信號（譬如執行抉擇動作的下游信號，或者其他抉擇腦區擴散來的“二手信號”）。 

　　圖1. 恒河猴所學習的實驗任務  

　　為解決這一問題，楊天明研究組為實驗動物設計了一個概率推理任務。在此任務中，恒河猴根據屏幕上依次閃現的六個圖形，在紅綠兩個目標選項之間進行抉擇。這些圖形可能為紅色或綠色，而它們的形狀提供了相應顏色選項的獎勵概率的信息。獼猴需要累積六個圖形所給出的信息，選擇獎勵概率較大的顏色目標。與之前研究中常見的實驗任務不同，該實驗抉擇過程中的猴子在對圖形信息進行累積之前，必須先根據圖形的顏色和形狀計算出需要累積的證據。如果在某一腦區中同時檢測到從顏色形狀等原始感覺信息到可累積的證據信息的轉化過程，以及證據累積到抉擇形成這兩個計算步驟的信號，最合理的解釋就是這個腦區獨立地進行了整個證據累積的抉擇過程，而不是簡單地從其他腦區繼承了這些信息。 

　　圖2. 正確完成此任務需要“判斷顏色”和“整合信息”兩個各自獨立而又互不可少的步驟 

　　楊天明組成功地訓練獼猴學會了這個任務之后，在頂內溝外側壁記錄了神經細胞電生理數據，相關分析發現這個區域的神經元在每個圖形出現之后，首先編碼原始的形狀信息，然后再編碼將顏色和形狀進行整合轉化為可累積的證據信息，最終對證據進行累積形成抉擇。這個計算過程甚至可以在單個神經元水平被觀測到。這些結果說明頂內溝外側壁的神經細胞的活性反應了從原始的顏色、形狀等感覺信息，到可用于累積的證據信息乃至最終抉擇產生的整個計算過程，因此在靈長類包括人類的大腦里，頂內溝外側壁這一腦區很可能就是人們尋找已久的大腦“抉擇中心”。 

　　該研究由博士研究生張哲偉和實驗員尹超群在楊天明研究員指導下完成。該工作獲得科技部和中國科學院的資助。