研究人员观察的时候头脑是改变
研究大脑如何决定,第一次记录的每时每刻都记着的大脑信号的波动发生在当一只猴子做出自由选择改变的主意。
从实验中发现的结果由Krishna Shenoy电气工程教授,斯坦福大学的实验室专注于运动控制和神经接口,如人工控制的武器——用户的大脑。
“这基本的神经科学发现将帮助创建神经接口,可以保留移动假肢,直到用户肯定他们的决定,从而避免过早或不恰当的动作,“谢诺伊说。
在《eLife描述的实验。他们是由神经学家马修·考夫曼在他是一个研究生谢诺的实验室。
考夫曼教授实验室猴子执行决策的任务。然后,他开发出一种技术来追踪大脑信号,发生在一个瞬间准确地决定。这个改进所谓的“单一审判解码器”算法揭示了神经信号发生在短暂的犹豫或当猴子改变了主意。
“我们看到许多认知现象在大脑中第一次,”考夫曼说,他现在是冷泉港实验室的博士后。“我们工作的最重要的结果是,我们可以跟踪一个决定,看看猴子来了:他是否决定很快,慢慢地,或中途改变主意。”
实验
相关实验的猴子被训练达到两个目标在电脑屏幕上。它往往是可能达到的目标,邀请一个免费的选择。有时,一个目标受阻,导致一个被迫的选择。其他时候,研究人员将这些配置之间切换而猴子决定,鼓励改变主意。
研究集中在猴子花时间考虑,在实际运动开始之前。猴子被训练一动不动的坐着,而两个抖动目标定位电脑屏幕的两侧。
色壁垒在屏幕上创建了一个简单的迷宫。当目标停止抖动,猴子被训练去一个或其他目标通过迷宫,直到他们彻底的指尖触碰的一个目标。
在实验中,192个电极在每只猴子的电机和运动前区皮层开始测量大脑活动目标的时刻出现在屏幕上。测量直到目标停止抖动,猴子开始移动。目标之间的间隔的外观和运动的开始标志着决定的时间,或者在某些情况下,犹豫。
实验的优势
用他的实验译码算法,考夫曼可以分析每时每刻都记着的大脑活动在每个决定。在某种意义上,他是能够阅读猴子的大脑在自由选择,当每个决策可能会有所不同。
在决策之前的实验中,研究人员有猴子执行许多试验和平均阅读他们获得汇总统计。但这些老方法不允许人员识别独特的或特殊事件在任何个人的决定。
“我们现在可以追踪单决策以前所未有的精度,”考夫曼说。“我们看到,一个典型的大脑活动自由选择看起来就像对一个被迫的选择。但是一些自由选择的不同。偶尔,他优柔寡断的片刻之前做出任何计划。约一次8,他制定了一个计划很快但自发地改变了主意一会儿。”
决策将帮助研究人员调整的深入了解神经假肢的控制算法,使瘫痪的人开车人脑控制假肢或指导neurally-activated电脑屏幕上的光标。
两位前斯坦福大学博士后也促成了本文:马克·m·Churchland现在哥伦比亚大学助理教授,和斯蒂芬。Ryu,现在咨询电气工程教授在帕洛阿尔托斯坦福大学和神经外科医生医疗基金会。
哲学的影响
考夫曼说,小组的发现也承担长期的人类意识的哲学争论。
早在1980年代,加州大学旧金山分校的神经科学家本杰明利贝特做了一个实验来评估自由意志的本质。对象连接到脑电图(EEG)被要求按下按钮只要他们喜欢。他们还要求注意的精确时间他们第一次意识到愿望或者冲动的举动。
利贝特的实验表明,独特的大脑活动的开始,平均而言,几秒钟之前主体意识到他们计划行动。利贝特认为,渴望出现无意识地移动,和“自由意志”只能是有意识的否决:他所说的“自由不会。”
考夫曼说,大脑活动Libet看到并不意味着死亡的自由意志。相反,他的结果表明,你可以计划一个特定的运动,但有时会改变主意不一会儿。承诺的那一刻,你的选择可能会因此发生晚,正如利贝特的主题报告。
“能够看到每个选择展开在毫秒时间尺度可以帮助能够更好地研究这些滑问题,”考夫曼说。
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出版
马修·t·考夫曼马克·m·Churchland斯蒂芬。Ryu,克里希纳诉谢诺伊。优柔寡断,犹豫不决,犹豫地时时刻刻猴子运动皮层的解码。eLife, 2015年5月5日出版。doi: 10.7554 / eLife.04677
