我們在生活中要面對各種各樣的決策。對哈姆雷特來說，活還是不活，這是個問題；包包買還是不買，救老媽還是救老婆，也都是難題。什么樣的時候人們會做什么樣的選擇？好奇的科學家一直以來都對大腦的決策機制充滿了興趣。

所謂“同樣的招式對圣斗士不能使用兩次”，在面對挑戰(zhàn)時，經驗可以說是最為可靠的指導。然而，“不是我不明白，這世界變化快”，如果只是一味地墨守成規(guī)，經驗有時又反而會成為生命不可承受的累贅。是從以往的過招經驗中尋找對手破綻以求見招拆招，還是索性徹底拋棄一切章法以期“亂拳打死老師傅”？最近發(fā)表在《細胞》雜志上的一篇研究顯示，我們的大腦中存在一種“開關”機制來決定我們究竟是去挖掘規(guī)律還是隨機行事。

研究團隊采用的實驗動物是大鼠。“相比較于小鼠，大鼠擁有更復雜的大腦與更高的智商來處理復雜的任務。而較之靈長類，它們更為廉價，繁殖力也更強，從而可以輕易得到足夠多的數(shù)量以積累更為可靠的數(shù)據(jù)。”文章的通訊作者，霍華德·休斯醫(yī)學研究所的阿娜·卡爾波娃（Alla Karpova）向果殼網(wǎng)介紹說，這一次他們給大鼠設計了一個類似于石頭剪子布的博弈游戲：大鼠被安排站在一面有三個孔的墻前面，在游戲一開始，大鼠將它的鼻子對準中間的一個孔。之后，它可以選擇將鼻子探向它左邊或是右邊的孔，與此同時，它的虛擬對手——一臺電腦則會猜測它會探向哪一邊。如果電腦猜錯了，比如說電腦猜它會探向左邊的孔而它卻探向了右邊，那么這只大鼠將會得到一口美味的果汁作為獎勵。

實驗裝置示意圖。圖片來源：研究論文，編譯：鬼谷藏龍

首先，卡爾波娃和她的團隊為大鼠準備了一個比較簡單的對手，我們就暫時稱它為普通難度的電腦吧。這個虛擬對手可以根據(jù)大鼠之前的選擇來歸納這只大鼠的選擇規(guī)律，然后據(jù)此推測大鼠下一次的動向。不過，就像一些學渣做選擇題不知道該選啥的時候，就遵循“三長一短選最短，三短一長選最長，長度一樣就選C”之類的模式一樣，普通難度的電腦也會有類似的“固有選擇模式”。雖然大鼠們在剛面對這個對手的時候也被它虐得一敗涂地，但是大鼠們普遍都表現(xiàn)得不屈不撓，不斷改變著自己的選擇模式，并慢慢總結出了對手的預測規(guī)律，最終成功逆襲——這些“經驗豐富”的大鼠平均能達到60%的勝利率，不但大大高于它們一開始百分之四十多的勝率，也顯著超出了完全隨機選擇的成績。

然后，研究人員又設計了兩個更強的對手，我們不妨稱之為噩夢難度的電腦和地獄難度的電腦吧。噩夢難度的電腦在普通難度的算法基礎上，盡量去除了那些容易被識破的“固有選擇模式”；而地獄難度的電腦則干脆改用了一種非常復雜而強大的算法，要逃脫它的“洞察”是一件無比艱難的任務。在面對這些“高手”，尤其是地獄難度的電腦的時候，盡管大鼠們依然竭盡所能地去搜索電腦的破綻，但還是紛紛敗下陣來。

面對這個無法戰(zhàn)勝的對手，大鼠們最終改變了策略——它們放棄尋找對手選擇規(guī)律的努力，轉而采用一種完全隨機的沒有既定模式的“選擇模式”，并且隨著難度的增加，大鼠的選擇模式就會變得更加隨機。

為了確定大鼠確實是在做隨機選擇，研究人員們還在后面的研究中悄悄給地獄難度的電腦人為添加了一些隱藏的漏洞，比如說讓它在連續(xù)猜兩次左邊后有很高的幾率選右邊?？柌ㄍ拚f：“我們通過這個隱藏規(guī)律來檢測大鼠是否真的采用了隨機選擇模式。如果大鼠還在采用總結規(guī)律的戰(zhàn)術，那么它們一定能輕易發(fā)現(xiàn)這個新的隱藏規(guī)律；而相對地，如果它們決定隨機選擇的話就很難意識到這個提高勝率的機會?！?/p>

然而，在引入隱藏模式后，那些完全的新手或是只和普通難度的電腦過招過的大鼠可以迅速發(fā)現(xiàn)并利用這個規(guī)律，但那些開啟隨機模式的大鼠則依然繼續(xù)做著隨機選擇。卡爾波娃說：“在面對對手的時候，大鼠有一種天然的總結對手弱點的傾向。如果對手很弱，它們就會借助經驗來擊敗對手。只有當對手足夠強大，以至于所有總結規(guī)律的努力都告失敗的時候，大鼠才會轉而采用隨機策略。這實際上達成了博弈論的最優(yōu)策略。”從博弈論的角度來說，如果能預測對手的出招套路，自然能增加自己的勝算，但當對手強大到不可預測的時候，隨機選擇策略也至少能確保自己50%的勝率。

但大鼠顯然沒有接受過任何博弈論課程，它們只能依賴自己的腦子。為了一探大鼠決策時的腦部發(fā)生了什么，研究者進行了后續(xù)實驗。

在神經科學研究中，要研究某個腦區(qū)的功能，最常用的方法就是先把這個腦區(qū)的功能給抑制住，看看行為會發(fā)生什么變化，然后再讓這個腦區(qū)的功能恢復乃至變得比以前更活躍，看看那些變化是否會得到逆轉。通過這種方法就可以獲得比較可信的腦區(qū)和行為之間的聯(lián)系，事實上，人類對于大腦中大部分腦區(qū)功能的理解都源于這類功能擾亂實驗。

“前人的工作表明，前扣帶回（anterior cingulate cortex，ACC）編碼了動物對環(huán)境的認知模式。我們進而假設這種認知模式會影響動物所作出的決策，這可能是決定動物是否會切換到隨機選擇策略的關鍵所在?！笨柌ㄍ藿榻B說。

人腦前扣帶回位置示意圖，動圖中紅色區(qū)域就是前扣帶回。圖片來源：en.wikipedia

有鑒于此，他們首先通過一種精確度很高的顱內定點注射法向前扣帶回腦區(qū)注射蠅蕈醇（muscimol）——這是一種短效神經阻斷劑，可以暫時性地抑制前扣帶回的活動，使之喪失功能。他們發(fā)現(xiàn)，在注射蠅蕈醇后，大鼠在面對普通和噩夢難度電腦的時候都能夠更加執(zhí)著地搜尋規(guī)律，預測對手的選擇，并最終提高了自己的勝率；但是在面對地獄難度的電腦的時候，注射過蠅蕈醇的大鼠無論是行為模式還是勝率都沒有什么明顯的變化。這說明，在采用總結規(guī)律策略的時候，前扣帶回確實發(fā)揮了某種功能，而隨機選擇策略則并不需要前扣帶回的直接參與。

前扣帶回在兩種策略中發(fā)揮的不同作用暗示它可能就是負責切換兩種策略的開關，然而開關不會自己動，那只操縱它的手是什么？

“我們排查了多個既能作用于前扣帶回又與決策相關的腦區(qū)，比如中腦腹側被蓋區(qū)（Ventral tegmental area，VTA）以及藍斑（Locus Coeruleus，LC）等等，最終通過一些功能擾亂實驗證明藍斑才是我們要尋找的腦區(qū)。”卡爾波娃對果殼網(wǎng)說。藍斑是一個位于腦干的神經核團，在整個腦中都有廣泛的神經投射，幾乎所有的腦區(qū)都會接受來自藍斑的神經傳入。這樣廣泛的對外神經連接與藍斑的功能密切相關：神經元與神經元之間的信號傳導依賴于一類專門的化學物質：神經遞質，而藍斑正是大腦中最重要的神經遞質之一——去甲腎上腺素（Noradrenaline）的合成中心。從藍斑對外投射出去的神經元像遍布全腦的高速公路一樣將它合成的去甲腎上腺素運輸?shù)秸麄€腦中。藍斑中積累的大量去甲腎上腺素容易聚合成一種叫神經黑色素（Neuromelanin）的有色物質，從而讓藍斑在解剖上呈現(xiàn)出一種獨特的青藍色，因此被稱為“藍斑”。

人腦藍斑的位置與神經投射示意圖。圖片來源：journalofcosmology.com，編譯：鬼谷藏龍

卡爾波娃的團隊隨后借助于條件性轉基因的方法在大鼠藍斑向外投射的神經元上表達某些特殊的蛋白質，這些蛋白質像閥門一樣，使研究人員能按照自己的需要來調節(jié)藍斑向前扣帶回的去甲腎上腺素輸送量。實驗結果表明，提高藍斑向前扣帶回的去甲腎上腺素輸送量，會導致大鼠更容易放棄總結規(guī)律；而減少去甲腎上腺素輸送量則能讓已經在與地獄難度電腦對決中進入隨機選擇模式的大鼠重新開始觀察對手，并迅速發(fā)現(xiàn)研究人員新設置的隱藏規(guī)律。這些結果提示，是藍斑對前扣帶回的去甲腎上腺素輸入水平決定了動物所采取的策略。

在這之后，“我們將從個體神經環(huán)路的層面來理解這些決策的神經學原理?！?卡爾波娃透露，“具體來說包括前扣帶回的具體運作機制，負責隨機選擇策略與產生隨機性的腦區(qū)，隨機選擇的信號是如何在下游腦區(qū)整合的等問題。”

“目前的研究表明，前扣帶回活躍程度的變化會指導動物采用不同的決策以應對未知的環(huán)境和規(guī)則?！笨柌ㄍ拚f，“但有的時候，這些變化會失去控制，從而導致習得性無助乃至抑郁癥等一系列不良反應。在這種時候，抑制前扣帶回的去甲腎上腺素輸入也許是一個有效的療法?！保ň庉嫞篊alo）

參考文獻：

1. Dougal G.R. Tervo, Mikhail Proskurin, Maxim Manakov, Mayank Kabra, Alison Vollmer, Kristin Branson, and Alla Y. Karpova, (2014) Behavioral Variability through Stochastic Choice and Its Gating by Anterior Cingulate Cortex. Cell 159, 21–32

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