在SISSA的認知神經(jīng)科學(xué)小組進行的一項新研究表明，一旦大腦的處理網(wǎng)絡(luò)積累了恰當數(shù)量的感官信息，就會觸發(fā)感知決策 - 識別物體并采取適當?shù)男袆印Ｎ覀兊母泄偈荏w不斷收集來自外部世界的信息，使我們能夠理解周圍的事物并相應(yīng)地表現(xiàn)。認識到物體的身份通常幾乎是瞬間完成的。然而，有時信息會逐漸進入感覺系統(tǒng)，在適合和開始時，并且不可能立即進行感知。那么，隨著時間的推移，信號是如何累積的?什么時候神經(jīng)系統(tǒng)決定“夠了就夠了?是時候采取行動了”?Yanfang Zuo和Mathew E.在Current Biology上發(fā)表的兩篇新出版物Diamond(SISSA觸覺感知和學(xué)習(xí)實驗室主任)表明，大腦比較傳入的感官證據(jù)，支持競爭感知，并在一個選擇的總獲得證據(jù)達到固定邊界時立即表達決定。這些研究揭示了在不確定的世界中決策制定的基本大腦機制。

達到視覺感知的邊界

迄今為止，大腦是如何在逐漸的，不確定的感覺流入條件下做出決定的，幾乎完全通過讓受試者(人或猴)觀察計算機監(jiān)視器來顯示許多在不同方向上移動的點來進行研究。該主題的任務(wù)是判斷大多數(shù)點的整體方向(這類似于在高峰時間從陽臺觀看大中央車站的主廳以評估是否有更多的人進入或離開)。如果顯示器上100%的點向左移動，則立即形成感知并且決定快速而簡單。但是，如果55%的點向左移動而45%的點向右移動，則必須隨時間收集運動信號。幾十年的神經(jīng)科學(xué)研究表明，有利于兩種可能選擇(左與右)的輸入信號處于競爭中：一旦視覺運動信息的總量有利于兩者中的一個，觀察者就可以報告運動感知隨著時間的推移積累的替代品達到一定的數(shù)量。用于解釋這些結(jié)果的模型，“有界整合”，簡單，高效，計算最優(yōu);甚至存在強大的神經(jīng)元相關(guān)性。但該模型是否超出視覺運動感知?簡單，高效，計算最優(yōu);甚至存在強大的神經(jīng)元相關(guān)性。但該模型是否超出視覺運動感知?簡單，高效，計算最優(yōu);甚至存在強大的神經(jīng)元相關(guān)性。但該模型是否超出視覺運動感知?

從視覺決策到觸覺決策制定

“感覺 - 感知決策是一種普遍存在的行為因素，每天都進行無數(shù)次。我們想看看用于解釋視覺運動感知的”有界整合“模型是否可以解釋不同物種中不同感官形態(tài)的感知判斷。兩種文章的資深作者Mathew Diamond解釋說，并采用不同形式的傳感。

雖然靈長類動物是視力方面的專家，但老鼠是觸摸的專家，特別是當使用它們的鼻子的胡須來識別物體的紋理時。表面紋理的感知對于大鼠的行為是至關(guān)重要的，例如在筑巢部位和材料的選擇中。大鼠以10赫茲的速度向前/向后移動它們的胡須，在每個循環(huán)中將它們掃過表面。因此，大鼠不是接受感官證據(jù)(如在視覺中)，而是通過積極控制其自身的胡須運動來創(chuàng)造感官證據(jù)。在新發(fā)表的研究中，研究者在每次試驗之前提出了三種可能的紋理之一。根據(jù)它通過其胡須感測到的紋理，大鼠選擇獎勵位置，根據(jù)實際紋理身份設(shè)置正確的位置。與此同時，研究人員以每秒1000張圖像拍攝視頻記錄，以檢查晶須的形狀，運動和角度。他們還測量了大腦皮層的兩個專門用于處理觸覺信息的區(qū)域的神經(jīng)元活動。

什么時候夠了？

在一些試驗中，老鼠接觸過一次并迅速做出選擇;在其他試驗中，老鼠多達六次。如果決策是基于有限整合，那么只要它產(chǎn)生足夠的證據(jù)來支持可靠的選擇，老鼠就會結(jié)束其探索，并且它的平均準確度將與觸摸的數(shù)量無關(guān)。另一種假設(shè)提出，即使在老鼠接觸之前，老鼠的運動系統(tǒng)中的模式發(fā)生器預(yù)先設(shè)定即將到來的試驗的觸摸計數(shù)。結(jié)果證明與有界集成框架一致 - 準確性與觸摸次數(shù)無關(guān)。

兩幅研究的主要結(jié)論在這幅漫畫中得到了說明，其中大鼠必須將紋理識別為凹槽或光滑。第一項當前生物學(xué)研究確定了觸覺證據(jù)的性質(zhì)：晶須運動學(xué)(彎曲和運動)根據(jù)接觸的紋理而不同。一旦運動特征轉(zhuǎn)換為神經(jīng)元射擊，大腦就會開始處理紋理信息，如左圖所示。雖然單次觸摸獲得的信息表明一個紋理比另一個紋理更強，但信號被分級：晶須運動學(xué)在某種程度上與凹槽紋理一致，但在某種程度上也具有光滑的紋理。因此，有不同數(shù)量的證據(jù)支持兩種紋理，如圖中的向上步驟所示。主要發(fā)現(xiàn)是，當一個紋理的總證據(jù)數(shù)量(在觸摸之間進行求和)達到邊界時，大鼠就會做出選擇。在這里，有利于凹槽紋理的總證據(jù)在第四次觸摸時到達邊界，而有利于光滑紋理的總證據(jù)仍然在下面。如右圖所示，一旦凹槽紋理的證據(jù)到達邊界，大鼠就會形成一個感知 - 一個物體的心理圖像 - 并做出正確的選擇。如果光滑紋理的證據(jù)首先到達邊界，那么老鼠就會根據(jù)錯誤的感知做出錯誤的選擇。這正是20%試驗中發(fā)生的事情。而有利于光滑質(zhì)地的總證據(jù)仍然低于。如右圖所示，一旦凹槽紋理的證據(jù)到達邊界，大鼠就會形成一個感知 - 一個物體的心理圖像 - 并做出正確的選擇。如果光滑紋理的證據(jù)首先到達邊界，那么老鼠就會根據(jù)錯誤的感知做出錯誤的選擇。這正是20%試驗中發(fā)生的事情。而有利于光滑質(zhì)地的總證據(jù)仍然低于。如右圖所示，一旦凹槽紋理的證據(jù)到達邊界，大鼠就會形成一個感知 - 一個物體的心理圖像 - 并做出正確的選擇。如果光滑紋理的證據(jù)首先到達邊界，那么老鼠就會根據(jù)錯誤的感知做出錯誤的選擇。這正是20%試驗中發(fā)生的事情。

信息在哪里積累?第二項當前生物學(xué)研究表明，軀體感覺皮層編碼單個觸摸的晶須運動學(xué)，但不會在觸摸序列上累積信息。相反，軀體感覺皮層將證據(jù)包分發(fā)到下游大腦區(qū)域，該區(qū)域整合了跨時間的信息(此處描述為大鼠頭部的神經(jīng)元群集)。在每次試驗中，只要觸摸式觸摸證據(jù)的總量達到邊界，老鼠就會停止攪拌并做出決定。

觸覺認知

“通過有限整合的決策框架，以前歸因于靈長類動物，因此延伸到嚙齒類動物，”Diamond評論道。最后的觀察涉及個體差異。“我們傾向于認為個體不同，但所有老鼠必須相同。我們能夠計算每只老鼠的決策邊界。那些邊界較高的人在每次試驗中都會失去更多的時間收集證據(jù)，但由于他們需要更好的整體表現(xiàn)他們在做出決定之前更加確定;他們以準確的速度進行交易。“也就是說，老鼠知道他們知道多少，并決定他們什么時候有足夠的知識，這是認知的基本要素。目前的工作是探索其他形式的觸覺認知。