当我们决定今天午餐吃什么,或者判断眼前物体是否属于某个新类别时,大脑里发生了什么?神经科学的一项新研究表明,无论我们依据的是直接的感官信息,还是刚学会的抽象规则,大脑可能都使用同一种古老的“证据积累”机制。
大脑的“水桶模型”
科学家常用“证据积累”来解释决策过程。想象大脑是一个水桶,每接收到一条信息,就像往桶里滴一滴水。当水滴积累到某个阈值,大脑就会做出“决定”,比如按下按钮。这个理论能很好地解释从简单感知到复杂判断的许多行为。
脑电波里藏着决策过程
研究者通过脑电图(EEG)实时观察证据积累。一种名为“中央-顶叶正向电位”的脑电波,它的电压会随着证据增加而逐渐上升,在动作发生前达到峰值。之前的研究发现,这个信号能追踪物理刺激(如屏幕上移动的圆点)或记忆中的信息(如常识)。
新问题:任意规则也行吗?
但科学家不确定,这个机制是否适用于人为制定的、任意的规则。例如,如果规定“线条与水平方向夹角小于73度归为A类,大于73度归为B类”,这个73度在视觉世界里并不存在,大脑需要从新学规则中计算证据。内华达大学里诺分校的研究者Arianna Thoksakis和Edward F. Ester设计了实验来回答这个问题。
实验:隐藏的边界
38名志愿者戴着EEG设备,观看由数百条平行线组成的圆形图像。训练阶段,他们需要通过试错按键盘分类,但并不知道分类的边界角度(每个人的边界都不同,比如73度)。通过反馈,大多数人在几轮内就学会了规则。正式任务中,线条角度与边界的距离不同,偏离越远越容易分类。
行为结果:越清晰,决策越快
结果显示,线条偏离边界越远(如45度),参与者反应越快、准确率越高。研究者用“漂移扩散模型”分析行为数据,发现“漂移率”(代表信息收集速度)随角度距离增大而线性上升。也就是说,偏离越远,大脑计算出的证据越强,积累得越快。
脑电波印证了同一机制
EEG数据显示,在按键前,中央-顶叶正向电位的上升斜率也随着角度距离增大而变陡。而且,这个脑电信号的变化与行为敏感性密切相关——那些行为上更敏感的人,其脑电波也更敏感。这说明,这个电信号直接反映了内部决策变量。
排除运动干扰
为了确保信号来自“思考”而非“动作”,研究者还检查了运动皮层的beta波。结果显示,无论图像难易,运动准备活动完全相同。这表明中央-顶叶正向电位反映的是决策过程,而不是按键动作。
局限与展望
研究存在一些局限:图像出现时会产生视觉引发的脑活动,可能与决策信号重合,但相关性不太可能完全由视觉干扰造成。此外,实验只用了线的方向这一单一特征,且边界是绝对的。真实世界中的类别往往由多特征共同决定,边界也可能是概率性的。未来研究需要探索更复杂的条件。
结论
这项研究提示,大脑的证据积累机制并非只服务于感官,而是一个高度灵活、通用的“决策引擎”。无论是物理世界的证据,还是内部计算的抽象证据,都被转化为同一种神经代码。这让我们对大脑如何适应新规则有了更深理解。