美科學家解讀猴子內心想法
7月19日的《科學》(Science)雜志上發表了美國華盛頓大學圣路易斯分校科學家的研究成果,他們設計了一項實驗,讓兩只猴子繞過障礙物抓取目標物,通過解碼它們執行任務時的腦電活動,能看到它們打算采取的“策略”,而且能清晰顯示出它們不同的性格。
研究人員給神經元放電率設置了參數,并將執行任務中牽涉到的參數進行編碼。他們利用了一種專門測試隨意運動控制的標準任務,叫做“中心—外圍任務”,然后隨機選擇了兩只猴子進行實驗,兩只猴子恰好一只非常活躍,一有風吹草動就過早行動;另一只則很安靜,觀察著直到所有條件都顯露出來才采取下一步行動。活躍型猴子稱為H猴,安靜型猴子稱為G猴。
在任務中,猴子要把手從中心位置移動到目標位置,目標物圍繞中心放置。該校工程學院生物醫學工程副教授丹尼爾·莫蘭解釋說,要完成這一任務,猴子需要3條信息:手的當前位置、目標位置和速度向量。
從猴子本身來說,以直線路徑無障礙地到達目標,則無法將速度編碼和目標位置編碼區別開,因為手的初速度方向和目標位置方向總是相同。為了區別目標位置和運動方向,博士生托馬斯·皮爾斯在中心—外圍任務的基礎上,設計添加了一種障礙回避任務。改進后的任務還包括多個起點位置,以此把位置神經編碼和速度神經編碼區別開。
在任務第三階段,公共向量表示朝向目標位置的速度。障礙出現后,猴子必須將手移動一個弧形才能到達目標,這時公共向量就延長且再次指向目標。如果沒有出現障礙,猴子會直接把手移動到目標,也就是說,猴子腦中編碼的目標位置和起點位置不在同一直線上時,它必須把目標位置“記在心里”。“這就是設計任務所要做的。”莫蘭說。
研究人員將兩只猴子的實驗數據分別解碼,得到了清晰的圖景。它們打算采取哪種策略完成任務在第二階段清晰地顯示出來,能看出它們完成任務的方式非常不同。事實上,這就是猴子的“內心想法”。