Kita tahu banyak, tetapi tidak mencukupi, tentang bagaimana cogs semua sesuai bersama. Piyushgiri Revagar, CC BY-NC-ND

Keputusan merangkumi pelbagai kerumitan yang luas. Ada yang benar-benar mudah: Adakah saya mahu epal atau sekeping kek dengan makan tengah hari saya? Kemudian ada yang lebih rumit: Kereta mana yang patut saya beli, atau kerjaya mana yang patut saya pilih?

Ahli sains seperti saya telah mengenal pasti beberapa bahagian individu otak yang menyumbang untuk membuat keputusan seperti ini. Kawasan yang berbeza proses bunyi, pemandangan atau berkaitan pengetahuan sedia ada. Tetapi memahami bagaimana pemain-pemain individu bekerja bersama sebagai satu pasukan masih menjadi cabaran, bukan sahaja dalam memahami pembuatan keputusan, tetapi untuk seluruh bidang neurosains.

Sebahagian daripada sebabnya adalah sehingga kini, neurosains telah beroperasi dalam model penyelidikan sains tradisional: Makmal individu bekerja sendiri, biasanya berfokus pada satu atau beberapa kawasan otak. Ini menjadikannya mencabar untuk mana-mana penyelidik untuk mentafsirkan data yang dikumpulkan oleh makmal lain, kerana kita semua mempunyai sedikit perbezaan dalam cara kita menjalankan eksperimen.

Para pakar neurosikal yang belajar membuat keputusan membuat semua jenis permainan yang berbeza untuk haiwan untuk dimainkan, contohnya, dan kami mengumpulkan data mengenai apa yang berlaku di otak ketika binatang itu bergerak. Apabila semua orang mempunyai persediaan dan metodologi percubaan yang berbeza, kita tidak dapat menentukan sama ada keputusan dari makmal lain adalah petunjuk tentang sesuatu yang menarik yang sebenarnya berlaku di dalam otak atau hanya hasil sampingan dari perbezaan peralatan.

Inisiatif BRAIN, yang pentadbiran Obama dilancarkan di 2013, mula menggalakkan jenis kerjasama yang diperlukan oleh neurosains. Saya hanya fikir ia tidak cukup jauh. Oleh itu, saya mengasaskan projek yang dipanggil Makmal Otak Antarabangsa - sebuah makmal mega-maya yang terdiri daripada banyak makmal di institusi yang berlainan - untuk menunjukkan bahawa peribahasa "bersendirian kita berjalan pantas, bersama-sama kita pergi jauh" memegang benar untuk neurosains. Persoalan pertama kolaborasi ini adalah menumpukan perhatian kepada pengambilan keputusan oleh otak.

Pasukan keputusan otak

Makmal neurosains individu telah banyak mendedahkan tentang bagaimana bahagian otak tertentu menyumbang kepada membuat keputusan.

Katakan anda memilih antara epal atau sekeping kek untuk pergi makan tengah hari. Pertama, anda perlu tahu bahawa epal dan kek adalah dua pilihan. Ini memerlukan tindakan dari kawasan otak yang memproses maklumat deria - mata anda melihat kulit merah terang apel, sementara hidung anda mengambil bau manis kek.

Kawasan sensori ini sering menyambung kepada apa yang kita panggil kawasan persatuan. Penyelidik secara tradisional berpendapat bahawa mereka memainkan peranan dalam meletakkan maklumat yang berbeza bersama-sama. Dengan menyusun maklumat dari mata, telinga dan sebagainya, kawasan persatuan boleh memberi lebih banyak koheren, pandangan besar-gambar daripada apa yang berlaku di dunia.

Dan kenapa pilih satu tindakan ke atas yang lain? Itulah soalan untuk otak litar ganjaran, yang penting dalam menimbang nilai pilihan yang berbeza. Anda tahu bahawa kek akan rasa manis sekarang, tetapi anda mungkin menyesal apabila anda menuju ke gym kemudian.

Kemudian, ada korteks frontal, yang dipercayai bermain peranan dalam mengawal tindakan sukarela. Penyelidikan mencadangkan ia melibatkan diri dalam tindakan tertentu apabila maklumat masuk yang diterima sudah tiba. Ia adalah sebahagian daripada otak yang mungkin memberitahu anda sekeping kek bau yang sangat baik sehingga ia bernilai semua kalori.

Memahami bagaimana bidang otak yang berbeza biasanya bekerja bersama untuk membuat keputusan boleh membantu memahami apa yang berlaku di otak yang berpenyakit. Pesakit dengan gangguan seperti autisme, skizofrenia dan penyakit Parkinson sering menggunakan maklumat deria dengan cara yang luar biasa, terutamanya jika ia kompleks dan tidak menentu. Penyelidikan mengenai membuat keputusan juga boleh memaklumkan kepada pesakit yang mengalami gangguan lain, seperti penyalahgunaan dan ketagihan. Malah, Ketagihan mungkin merupakan contoh utama bagaimana pengambilan keputusan boleh menjadi sangat salah.

Satu kolaborasi makmal tersebar di seluruh dunia

Pada masa ini, pakar sains saraf mengambil banyak gambaran dekat apa yang berlaku di kawasan tertentu otak ketika membuat keputusan. Tetapi mereka tidak banyak menyelaraskan antara satu sama lain, jadi kepingan-kepingan closeup ini tidak sesuai untuk memberikan kita gambaran besar pengambilan keputusan yang kita perlukan.

Sebab itulah satu pasukan kami bergabung untuk membentuk Makmal Otak Antarabangsa. Dengan sokongan daripada Kemudahan Koordinat Neuroinformatik Antarabangsa, Wellcome Trust, dan Yayasan Simons (juga pembiaya The Conversation US), kami berhasrat untuk membuat gambaran besar dengan merancang satu percubaan berskala besar yang menggunakan pendekatan yang sama untuk mempelajari banyak kawasan otak yang berbeza. Kerana otaknya sangat kompleks, kita memerlukan keahlian banyak makmal yang berbeza yang masing-masing pakar dalam bidang otak tertentu. Tetapi kita memerlukan mereka untuk menyelaraskan dan menggunakan pendekatan yang sama supaya kita boleh meletakkan semua gambar mereka yang berbeza bersama-sama.

Kami bersama-sama mengumpulkan sekumpulan saintis 21 yang akan bekerja dengan teliti untuk memahami bagaimana berbilion-bilion neuron berfungsi bersama dalam otak tunggal untuk membuat keputusan. Kira-kira satu dozen makmal yang berbeza akan masing-masing melakukan sebahagian daripada satu percubaan besar dengan mengukur aktiviti neuron dalam haiwan yang terlibat dalam permainan yang sama. Ahli pasukan kami akan merekod aktiviti dari beratus-ratus neuron di setiap otak haiwan. Kami akan mengumpulkan puluhan ribu rakaman neuron yang boleh kita analisa bersama.

Pastikan ia mudah

Dalam keputusan dunia nyata, anda menggabungkan banyak maklumat yang berbeza - isyarat deria anda, pengetahuan dalaman anda tentang apa yang memberi ganjaran, apa yang berisiko. Tetapi melaksanakannya dalam konteks makmal agak sukar.

Kami berharap dapat mencipta semula pengalaman menjahit semula jadi tetikus. Dalam kehidupan sebenar, terdapat banyak laluan yang boleh diambil oleh haiwan kerana ia menavigasi dunia mencari sesuatu untuk dimakan. Ia ingin mencari makanan, kerana makanan itu memberi ganjaran. Ia menggunakan isyarat deria masuk, seperti, "Oh, saya melihat kriket di sana!" Haiwan mungkin menggabungkannya dengan memori ganjaran, seperti, "Saya tahu kawasan ini mempunyai semak beri yang subur, saya ingat bahawa dari semalam, jadi saya 'Akan pergi ke sana. "Atau," Saya tahu di sini terdapat kucing pada kali terakhir, jadi saya lebih baik mengelakkan kawasan itu. "

Pada pas pertama, persediaan yang kami gunakan untuk Makmal Otak Antarabangsa tidak kelihatan sangat semulajadi sama sekali. Tikus mempunyai sedikit peranti yang digunakan untuk melaporkan keputusan - ia sebenarnya satu roda dari set Lego. Sebagai contoh, ia mungkin mengetahui bahawa apabila ia melihat imej kisi menegak dan menghidupkan roda sehingga imej berpusat, ia mendapat ganjaran. Jika anda berfikir tentang apa yang sedang mencari makan - meneroka alam sekitar, cuba mencari ganjaran, menggunakan isyarat deria dan pengetahuan terdahulu - aktiviti roda Lego yang mudah ini menangkap intipatinya.

Kami benar-benar perlu berfikir tentang perilaku antara mempunyai kelakuan yang cukup rumit untuk memberi kita gambaran tentang pengiraan saraf yang menarik, dan satu yang cukup sederhana yang dapat dilaksanakan dengan cara yang sama dalam banyak makmal percubaan yang berbeza. Imbangan yang kita lelah adalah tugas membuat keputusan yang bermula mudah dan menjadi lebih kompleks dan sebagai haiwan individu mencapai tahap latihan yang berlainan.

Walaupun dalam tahap paling mudah, paling awal kita melihat, di mana haiwan hanya membuat pergerakan sukarela, mereka memutuskan masa untuk membuat pergerakan untuk menuai ganjaran. Saya pasti kita boleh pergi lebih jauh, tetapi walaupun itu sejauh yang kita peroleh, mempunyai pengukuran saraf dari seluruh otak semasa tingkah laku mudah seperti ini akan sangat menarik. Kami tidak tahu bagaimana ia berlaku di otak yang anda memutuskan bila mengambil tindakan tertentu dan bagaimana untuk melaksanakan tindakan itu. Mempunyai pengukuran neural dari seluruh otak apa yang berlaku sebelum haiwan secara spontan memutuskan untuk pergi dan mendapatkan ganjaran akan menjadi langkah besar ke hadapan.

Mengenai Penulis

Anne Churchland, Profesor Madya Neurosains, Makmal Pelabuhan Spring Cold

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon