Neuron | 犹豫做不了决定？研究发现做决定的神经机理

大脑通过积累证据来做决定，直到有足够的证据停下来选择。证据积累的神经机制是在联合皮层建立的，但终止的部位和机制尚不清楚。

2023年6月22日，哥伦比亚大学Michael N. Shadlen团队在Neuron 在线发表了题为“A neural mechanism for terminating decisions”的研究论文，该研究证明了上丘(superior colliculus，SC)在终止决策中起着因果作用，并为这种情况发生的机制提供了证据。猴子在做出感知决策时同时记录了顶内沟外侧壁(lateral intraparietal area ，LIP)和SC的神经元。尽管试验平均活动相似，但研究人员在两个区域发现了不同的单次试验动态：LIP显示漂移扩散动力学，SC显示破裂动力学。

该研究假设“脉冲”表现出一种阈值机制，应用于LIP中表示的信号来终止决策。与这一假设相一致，SC失活产生了诊断阈值传感器受损的行为影响，并延长了LIP活动的积累。该研究证明SC与LIP相互连接，表现出不同的动力学。这些动态暗示了一种阈值机制，表现为产生扫视，爆发并终止决策过程。研究发现SC的失活损害了这种阈值机制，导致更长时间的决策和更长时间的LIP积累。总之，该研究揭示了从深思熟虑到承诺的转变。

决策是几乎所有行为的基本要素。天生的行为，比如逃离捕食者，和人类最复杂的行为，比如选择职业道路，都涉及类似的过程——对一系列选择的证据进行评估，然后对一个提议或行动计划做出承诺。在理解大脑如何在决策形成过程中评估或积累证据方面已经取得了很大进展。对于这个过程是如何结束的，以及它的结果是如何转化为相关的计划或行动的，人们知之甚少。

对于由噪声证据决定的困难决策，积累许多证据样本直到达到某个停止准则通常是有用的。这类过程包括一类有界随机游走和漂移扩散模型。在猴子被训练用眼球运动来传达他们的决定时，顶内沟外侧壁(LIP)的神经元代表了决策形成过程中证据的积累。LIP的一个主要下游靶点是上丘(SC)，这是一个保守的中脑结构，参与定向行为。

在灵长类动物中，SC通过其向下投射到脑干动眼核，在眼球运动的产生中起着重要作用。SC还通过丘脑向基底神经节和大脑皮层(包括LIP)发送上升投射。Lo和Wang在理论基础上提出，当决策通过眼睛的移动进行沟通时，SC很好地实现了决策阈值。SC对LIP活动施加决策阈值的假设尚未得到直接测试，主要是因为以相同的空间选择性同时记录LIP和SC中的神经元是具有挑战性的。

LIP和SC的神经元通路机制示意图（图源自Neuron ）

该研究提供了SC实现决策阈值的证据。该研究同时记录了猴子在执行反应时间运动辨别任务时，LIP和SC中具有相同空间偏好的神经元群。LIP的单次试验动力学近似于随机漂移扩散信号，与噪声证据的积累一致。相比之下，SC中的单次试验动态显示活动爆发，从而终止决策。同时记录表明，这些爆发反映了应用于LIP中表示的漂移扩散信号的阈值的实现。该研究还发现，SC的失活会损害阈值机制，导致LIP中更慢、有偏见的决定，并延长证据的积累。

原文链接：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00400-2#%20

转自：“iNature”微信公众号

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