脑部如何适时处理决策过程以应对外界刺激?美国Brandeis大学罗中泉博士与他的研究小组提出一个包含顶叶皮层  (parietal  cortex)、基底核  (basal  ganglia)  及运动区域  (motor  structure)  的大尺度神经网路,以用来解释决策过程中速度与准确度间的平衡机制。

过去三十多年来心理学界发展出一些决策过程  (decision  making  process)  的数学模型,这些模型认为在简单的知觉辨识的决策过程中,特定的神经系统负责收集外在知觉证据,当累积的证据达到一个固定的阈值  (threshold)  时,大脑就达成决定并且触发行为反应。这些模型在最近的神经生理学实验中得到验证:在一些视觉辨识实验中,当大脑皮质  (cortex)  内特定神经元簇的活动逐步上升达到一个反应阈值  (threshold)  时,灵长类动物对外在视觉刺激做出决定并产生行为反应。但神经系统决定反应阈值的机制是什么?又如何依循该有的外在反应作适应性调整?

最新一期的《自然神经科学》杂志刊登了一篇突破性的论文——运用可激发神经元的生物物理神经网络模型。来自台湾的罗中泉博士及其指导教授汪小京推演出:上视丘  (superior  colliculus)  神经回馈结构会导致上视丘神经对上游大脑皮质神经元跨越反应门槛与否产生全有全无的激发反应。此激发门槛与皮质─视丘  (cortical-collicular)  传导途径的效能仅呈弱相关,但与皮质─纹状体  (cortico-striatal)  传导途径的强度呈高度相关。有趣的是,皮质─纹状体突触受多巴胺调控的神经可塑性影响。罗博士提出的模型,不仅描述了反应时间行为的主要神经网络计算步骤,同时也指出个别脑部神经传导途径对决策门槛的侦测及调节的重要性。

正如  Michael  Shadlen  教授等人指出:罗博士与汪教授的运算模型应被视为由基本概念迈向神经网络与细胞层级的重要里程碑。真实神经网络究竟如何达成决策运算过程呢?后续的生物行为学实验将为我们揭开这个谜底。

参考文献:Lo C-C, Wang X-J. Cortico-basal Ganglia Circuit Mechanism for a Decision Threshold in Reaction Time Tasks [J]. Nature Neuroscience, 2006, 9(7): 956-963.

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