专家探索人类大脑如何预测未来事件

上一篇 / 下一篇  2011-08-31 21:12:13

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美国科学开始通过一系列实验计划揭晓大脑预测日常事物的神秘洞察力

据国外媒体报道,每天我们都会做出数以千计的小预测——公交车什么时候到达;谁会敲门;玻璃掉落时是否会破碎等。目前,美国华盛顿大学研究人员作为预测学研究先驱者之一,开始通过一系列实验计划揭晓大脑预测日常事物的神秘洞察力。

这听起来有点儿像吉卜赛算命先生,但精神分裂症、阿兹海默症和帕金森氏症等神经学疾病早期患者将受益于这项研究。在这些疾病中,患者在所处环境中遭受来自正常意识流的不同分段意识,从而导致他们出现精神失常。

研究人员聚焦于大脑中部多巴胺系统(MDS),这是一个远古进化大脑系统,可提供意想不到事件发生时大脑接受的信息。他们使用功能磁共振成像(fMRI)发现当测试者被要求选择日常生活事件录像中将要发生的事情时,大脑多巴胺系统能够编码预测误差。

华盛顿大学心理学副教授杰弗里-扎克斯(Jeffrey M. Zacks)博士称,预测近期事件对于引导行为至关重要,同时也是预测感知、语言处理和学习理论的关键组成部分。他是这项研究负责人,该研究报告将发表在即将出版的《认知神经科学期刊》(Journal of Cognitive Neuroscience)上。

扎克斯说:“这对预测即将发生事物具有很大的优势。”他和同事正在建立一个如何预测即将发生事情的理论。该理论的核心是一种重要预测未来的信念,是可维持预测即将发生事物的精神模式。有时,这种精神模式需要进行升级,特别当环境无法预测性地改变。他指出,当我们观看记录日常生活活动性的录像时,我们能够预测录像中下一步将发生什么。成功预测是与主观体验的平滑意识流相关的,但是许多次失败预测行为显示,大脑意识流遭到破坏,同时伴随着控制注意力和未预测变化适应性的大脑多巴胺系统(MDS)处于活跃状态。

扎克斯对年轻健康的测试者进行了实验,让他们观看日常生活事件录像,比如:洗车、搭建LEGO积木或者洗衣服,测试者观看一会录像,然后停止播放。此时向测试者展示一些图片进行选择,问询5秒之后录像将出现怎样的情节,同时避免了与发生情景不一致的类似图片。播放停止时间位于录像播放一半进行另一个事件活动之前(事件边界),在录像的另一半时间里,录像将在事件活动进行一半时停止。

研究人员发现测试者在整个事件活动录像的预测准确率高达90%以上,但在预测跨越“事件边界”中预测准确率不足80%。同时,测试者对自己的预测信心不足。扎克斯说:“跨越‘事件边界’是最难预测未来的,测试者知道他们有难度。当录像停止时,测试者产生的测试误差将显著增大。”

扎克斯和研究小组对测试者大脑系统非常感兴趣,期望揭晓大脑系统是如何预测新的事件发生。在功能磁共振成像实验中,他和同事在几处中脑区域发现显著的活跃性,在这几个中脑区域中存在有黑质体(substantia nigra)和叫做纹状体的胞核,黑质体是多巴胺信号系统的起点。

扎克斯称,黑质体是帕金森氏症最难侵入的大脑部分,也是控制活动和作出适当决策的重要大脑区域。功能磁共振成像实验提示大脑活跃性存在两个临界点:当测试者作出选择;反馈测试者回答正确性与否的短暂时刻。他强调指出,这项实验提出了实验室预测理论的“脆弱性测试”,研究人员希望能够进一步升级预测机制,从而可以更好诊断神经疾病的早期阶段,为患者提供治疗方案。


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