大脑如何灵活地处理复杂的信息？
©罗杰·哈里斯（Roger Harris）/科学图片库/环球影业集团
人类的决策取决于对复杂信息的灵活处理，但是大脑如何使处理适应瞬时任务需求仍不清楚。在《自然通讯》杂志上发表的一篇新文章中，马克斯·普朗克人类发展研究所的研究人员现在概述了几个关键的神经过程，这些过程揭示了当需要过程信息增加。
驾驶汽车，研究不同的财务选择甚至思考不同的人生道路，都需要我们处理大量信息。但是，并不是所有的决定都具有同等的要求。在某些情况下，决策比较容易，因为我们已经知道哪些信息是相关的。在其他情况下，不确定哪些信息与我们的决定相关，则需要我们对所有可用信息来源有更广泛的了解。大脑在这种情况下灵活地适应信息处理的机制以前是未知的。
为了揭示这些机制，来自马克斯·普朗克人类发展研究所生命周期神经动力学小组（LNDG）和马克斯·普朗克UCL计算精神病学和衰老研究中心的研究人员设计了一个视觉任务。要求参与者查看在四个视觉维度（颜色，大小，亮度和移动方向）上互不相同的移动的小方块云。然后，向参与者询问有关四个视觉维度之一的问题。例如，“是否有更多的方块向左或向右移动？”。在看到正方形之前，研究作者通过告知参与者可能被问到的哪些特征来操纵“不确定性”。相关的功能越多，预期参与者就越不确定要关注哪些功能。
首先，作者发现，当参与者对即将到来的选择中的相关特征更加不确定时，参与者的EEG信号将从有节奏的模式（当参与者可以专注于单个特征时出现）转变为更加心律不齐的“嘈杂”模式。“当我们需要选择相关的输入而不是不相关的输入时，脑节律可能特别有用，而增加的神经“噪声”可能使我们的大脑更容易接受多种信息来源。“嘈杂的”状态可能使人脑中的信息处理变得灵活。” LNDG博士后兼文章的第一作者朱利安·科西耶萨（Julian Q. Kosciessa）说。
此外，作者发现，参与者在其脑电信号中从有节奏的模式转变为嘈杂模式的程度，主要与丘脑的fMRI活动增加有关，丘脑是脑电图无法进入的深层大脑结构。人们通常认为丘脑主要是感觉和运动信号的接口，而其在灵活性中的潜在作用仍然难以捉摸。因此，这项研究的发现可能对我们目前对适应不断变化的世界所需的大脑结构的理解具有广泛的意义。“当神经科学家考虑大脑如何实现行为灵活性时，我们通常只专注于皮层中的网络，而丘脑传统上被认为是感觉运动信息的简单传递。相反，
在研究的下一阶段，作者计划研究丘脑如何允许神经动力学变化的潜在神经化学基础，以及是否可以通过使用弱电流刺激丘脑来“调节”这种变化。
Story Source:
Materials provided by Max Planck Institute for Human Development. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Julian Q. Kosciessa, Ulman Lindenberger, Douglas D. Garrett. Thalamocortical excitability modulation guides human perception under uncertainty. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-22511-7