2012 年 12 月 18 日
人类思维的一个独特特征是，当情况发生变化并出现新信息时，它能够重新确定其目标和优先级的优先级。 这种情况发生在你取消计划巡航时，因为你需要钱来修理你的故障车，或者因为你的手机在你的口袋里敲响而打断你的早晨慢跑。
在一个 新的研究 发表在 诉讼中的国家科学院院士 普林斯顿大学的研究人员表示，他们已经发现了控制我们的大脑如何使用新信息来修改现有优先级的机制。
普林斯顿大学神经科学研究所的研究小组（PNI）使用功能磁共振成像（fMRI）扫描受试者并找出人类大脑重新定位目标的位置和方式。 不出所料，他们发现目标的转移发生在前额叶皮层，这是一个已知与各种高级行为相关的大脑区域。 他们还观察到强大的神经递质多巴胺 - 也称为“快感化学物质” - 似乎在这一过程中起着关键作用。
使用无害的磁脉冲，科学家在玩游戏时中断了参与者前额叶皮层的活动，发现他们无法在游戏中切换到不同的任务。
“我们已经找到了一种基本机制，有助于大脑专注于一项任务，然后灵活地转向另一项任务，” 乔纳森科恩，PNI的联合主任和大学的Robert Bendheim以及Lynn Bendheim Thoman神经科学教授。
“这种系统的损害是许多认知功能的严重障碍的核心，例如在精神分裂症和强迫症中观察到的那些。”
之前的研究已经证明，当大脑使用新信息来修改其目标或行为时，这些信息会暂时存入大脑的工作记忆中，这是一种短期记忆存储。 然而，到目前为止，科学家还没有理解控制这些信息如何更新的机制。
使用游戏进行定点决策
与该研究的主要作者一起 Kimberlee D'Ardenne 弗吉尼亚理工大学以及研究员Neir Eshel，Joseph Luka，Agatha Lenartowicz和Leight Nystrom，科恩和他的团队设计了一项研究，让他们在玩游戏时扫描他们的主体的大脑。 游戏要求参与者根据不同的视觉提示按下特定按钮。 如果在字母X之前显示字母A，则要求他们按下标有“1”的按钮。 但是，如果他们在X之前看到字母B，那么他们必须按下标有“2”的按钮。
然而，在该任务的早期版本中，参与者首先被要求在他们看到X时按下1按钮，而不管它之前是哪个字母。 因此，在第二轮中引入的A和B规则充当了参与者必须使用的“新信息”，以便更新他们决定按哪个按钮的目标。
随后检查了fMRI，研究人员发现当参与者完成更复杂的任务时，右前额叶皮层的活动增加 做出决定 基于视觉提示A和B的两个按钮之间的情况。然而，对于更简单的任务版本，情况并非如此。
科恩的研究结果证实了他自己以前的2010研究项目的研究结果，该项目使用不同的扫描方法来测量大脑活动的时间。
在目前的研究中，研究小组还向前额叶皮层提供短磁脉冲，以确认这实际上是更新工作记忆所涉及的大脑区域。 基于先前研究的脉冲时间，科学家们在他们认为正确的前额叶皮层应该更新记忆的精确时刻传递了磁脉冲。 他们发现，如果他们在参与者看到字母A或B后的几十秒内完全发出脉冲，他们就无法按下正确的按钮。 因此，他们能够使用磁脉冲来破坏存储器更新过程。
“我们预测，如果使用fMRI观察到脉搏被传递到右侧前额叶皮质的一部分，并且当脑部更新其信息时，脑电图显示，则受试者将不会保留关于A和B的信息，干扰他或她在按钮推动任务上的表现，“科恩解释说。
多巴胺作为我们工作记忆的GATEKEEPER
在实验的最后部分，科恩的团队想要测试他们的理论，即神经递质多巴胺负责标记新信息，并且在进入前额叶皮层时更新工作记忆和目标的重要性。 多巴胺是一种天然存在的化学物质，已知在许多心理过程中发挥关键作用，如涉及动机和奖励的过程。
为了做到这一点，研究小组再次使用fMRI扫描一个称为中脑的区域，该区域人口密集的神经细胞 - 称为多巴胺能核 - 负责产生大部分大脑的多巴胺信号。 研究人员追踪这些多巴胺释放神经细胞的活动，同时参与者完成任务，发现这些区域和右前额叶皮层的大脑活动之间存在显着相关性。
“显着的部分是多巴胺信号与我们的志愿者的行为和他们在前额叶皮质中的大脑活动相关，”科恩解释说。
“这一发现的星座提供了强有力的证据，证明多巴胺能核能够使前额叶皮层能够保持与更新行为相关的信息，而不是那些没有信息的信息。”
布朗大学的David Badre教授是认知，语言和心理科学专家，他认为科恩团队的工作代表了科学试图理解我们大脑如何更新其工作记忆的一大步。
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