通过建设性的反馈我们的大脑学会了完美的时机

这在运动和人际关系中很重要——完美的时机。但是我们的大脑如何学会估计事件何时可能发生并做出相应的反应呢?莱比锡 MPI CBS 的科学家与特隆赫姆挪威科技大学 Kavli 研究所的同事们能够在一项 MRI 研究中证明，我们的大脑在与建设性反馈相关的情况下学习效果最好。

想象一下和朋友一起玩游戏，他们向你扔一个你必须接住的球。前几次投掷你可能会错过球，但随着你不断尝试，你会更好地估计到达你并更容易接球所需的时间。你的大脑是如何做到这一点的?“这个过程的基础是你从过去的经验中学习并从环境中提取与时间相关的信息的能力，”Ignacio Polti 解释说，他与 Matthias Nau 和 Christian Doeller 一起进行了这项研究，该研究现已发表在 eLife 杂志上。

“你朋友的每一次投掷都会与前一次略有不同。有些球来得早，有些球来得晚。在比赛过程中，你的大脑会学习到达时间的分布，并利用这些信息来形成对未来投掷的预期。通过将这些先验知识与我们朋友当前投掷的具体信息相结合，我们可以改进我们接球尝试的时机。”

为了在实验室中研究这一点，科学家们要求 34 名参与者玩 MRI 扫描仪内屏幕上显示的时间接触 (TTC) 游戏。在这个游戏中，参与者必须在移动目标到达固定边界时按下按钮。至关重要的是，移动目标在被遮挡之前只能看到很短的时间。参与者看不到目标击中边界，因此不能依靠视觉信息来估计时间间隔。此外，就像在接球比赛中一样，移动目标的速度在试验中是不同的。

在每次试验结束时，参与者都会收到关于他们表现如何的反馈。“就像上面的接球示例一样，我们感兴趣的是参与者如何准确地了解该任务中 TTC 的分布，以及他们如何随着时间的推移更新他们对这种分布的看法。这个更新过程至关重要，因为它使我们能够灵活地适应我们环境的行为需求的变化，”Matthias Nau 说。

研究小组发现，参与者的 TTC 估计总体上不错，但他们表现出高估短期持续时间和低估长期持续时间的一贯倾向。Ignacio Polti 说：“换句话说，他们的 TTC 估计偏向于我们测试的所有 TTC 的平均值。我们认为这种趋势反映了参与者对游戏中所经历的持续时间范围的熟悉程度，并且这是一个关键的行为适应处理不确定性——如果你不确定当前的试验，所有其他试验的平均值可能是一个很好的猜测。”

然而，这个平均值必须从你所经历的时间间隔的分布中推断出来，这个学习过程必须反映在参与者的大脑活动中。为了在神经层面上更好地理解这一过程，研究人员将参与者在每次试验结束时收到的反馈与 MRI 扫描仪可检测到的大脑活动变化联系起来。

MPI CBS 主任 Christian Doeller 说：“我们在整个大脑中发现了与学习相关的变化的证据，特别是在通常在奖励处理和记忆背景下研究的区域。我们特别感兴趣的一个区域是海马体，一种通常在记忆地点和事件的背景下研究的结构。”

海马体中的活动确实反映了参与者收到的反馈，以及随着时间的推移任务表现的改进。此外，海马体的活动反映了高估短期持续时间和低估长期持续时间的行为倾向。这表明参与者在收到反馈时确实完善和更新了他们对时间间隔分布的知识，并且海马体在这个过程中起着至关重要的作用。

“我们相信，我们发现的神经机制超出了时域，并广泛地构成了灵活行为的基础。它们可能更普遍地反映了我们如何从反馈中学习，以及大脑如何实时形成和更新信念，”Matthias Nau 说。从临床角度来看，这些结果也具有相关性，因为它们揭示了我们如何使我们的行为适应环境的快速变化，而环境的快速变化在许多疾病和大脑疾病中受到损害，如帕金森病。

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