Frontal population organization supports the behavioral expression of confidence
这项研究表明，在大鼠体内，眶额皮层中强健置信度表征的行为表达并不取决于单个神经元的活动强度，而是取决于神经元种群特定的时间与几何组织方式，这种组织方式决定了这些内部状态能否被获取并转化为行动。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
在大脑内部，思想往往以安静的内部信号形式存在，并不总是能转化为行动。一个人可能对某个选择感到绝对确定，却在行动前犹豫不决；或者感到不确定，却依然匆忙向前。几十年来，科学家们已知特定的脑细胞可以编码自信的感觉，其放电频率会根据动物对决策的确定程度而增减。然而，一个根本性的谜团仍然存在：仅仅因为一个脑细胞携带了自信信号，是否就能保证动物会根据该信号采取行动？这个问题不仅关乎大脑是否知道答案，更关乎这种知识如何转化为物理行为。这项研究探讨了“拥有一个想法”与“表达一个想法”之间的鸿沟，调查了为什么强烈的内在感觉有时无法引导大鼠的行动。
为了解决这个难题，来自理化学研究所（RIKEN）和同志社大学的研究人员为大鼠设计了一项任务，将决策时刻与奖励时刻分离开来。实验训练大鼠通过嗅闻两种气味的混合物，并选择左侧或右侧的饮水口。气味混合物的难度各不相同，使得某些选择变得容易，而另一些则变得困难。做出选择后，大鼠必须等待可能到来也可能不来的奖励。在实验的一个版本中，奖励到来的时间完全不可预测，这迫使大鼠必须依赖自己对正确可能性的判断。如果它们感到自信，就会等待更久；如果感到不确定，则会离开得更早。在这种情况下，大鼠选择等待的时间是其自信程度的直接体现。
随后，研究人员引入了第二个版本的任务，其中奖励的时间是固定且可预测的。水总是在选择后恰好半秒钟到达。在这种条件下，大鼠的感知决策依然敏锐；它们选择正确饮水口的准确率与之前一样高。然而，它们的等待行为发生了剧变。它们不再在感到自信时等待更久，而是无论感到确定还是不确定，等待的时间都趋于一致。内在的自信感依然存在，但它失去了塑造动物行为的力量。这创造了一个完美的契机去追问：是大脑不再感到自信了，还是它仅仅不再利用这种感觉来引导等待？
为了查明真相，团队记录了眶额皮层（一个以处理价值和自信著称的大脑区域）中数百个神经元的活动。他们发现，神经元本身并没有改变。即使在大鼠不再利用自信来决定等待时间时，单个脑细胞仍然以清晰地传达高低自信的模式进行放电。这种对感觉的内在表征是稳健且完整的。问题不在于大脑忘记了如何感受自信，而在于大脑不再以一种能被身体其他部分轻松读取的方式来组织这些感觉。
研究人员发现，关键区别在于神经元种群是如何协同工作的。当大鼠处于不可预测的条件下，且其自信引导着等待行为时，神经元会随时间推移以高度组织化、稳定的模式进行放电。这种组织性使得大脑能够在等待期间随时获取清晰、线性的自信信号。就好像神经元正在使用一种一致的语言进行交流，而大脑的其他部分能够理解并据此行动。而在可预测的条件下，由于自信不再引导行为，这种组织性便瓦解了。神经元仍在放电，但它们的集体模式变得紊乱且缺乏稳定性。信号不再以一种允许平滑、线性读取的方式进行排列。信息依然存在，但它被埋藏在一种下游大脑结构难以轻易获取的混沌结构之中。
为了证明这种组织性正是缺失的环节，科学家利用光线暂时阻断了眶额皮层与纹状体（一个涉及运动和习惯的更深层大脑结构）之间的特定连接。通过在等待期间抑制或激活这些特定通路，他们可以打破自信与等待时间之间的联系。即使在通常情况下由自信引导等待时间的不可预测条件下，阻断这些连接也会导致大鼠停止根据确定性来调整等待时间。这证实了眶额皮层不仅持有自信的感觉，还必须将这种感觉组织成特定的模式，以便向下游传递。
这项研究表明，拥有强大的内在表征并不足以驱动行为。大脑还必须将其信号排列成一种特定的、有组织的几何结构，使其能够被整个系统所获取。当大脑的神经元种群组织良好时，像“自信”这样的内在思想可以自由地转化为行动。当这种组织性被破坏时，即使是一个清晰且强烈的思想也会被困在内部，无法影响动物接下来的行为。这表明，行为的灵活性并不取决于我们对某种感觉的强度有多大，而取决于大脑如何排列这些感觉，以便被读取并付诸行动。
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