資訊的化學成癮

一項新的實驗揭示了我們為什麼總是想知道答案


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在養育了一個不停地問“我們到了嗎?”的孩子後,我的母親變得更有耐心。 對於一個沮喪的幼兒來說,這些資訊往往遙不可及,但它卻帶有一種獎勵的感覺。 我們大多數人都非常熟悉瞭解更多關於未來的渴望,無論是考試成績、實驗結果還是新工作的狀態。  先前的知識通常對事件的實際結果沒有影響——無論如何我們都會得到相同的成績——但我們仍然非常渴望知道。 這導致了科學家所說的“資訊尋求行為”——我們的頭腦渴望相關資訊。 長期以來,這種看似普遍的慾望背後的神經基礎一直讓科學家們難以捉摸,但等待已經結束。

當代強化學習理論根植於多巴胺能獎勵系統。  中腦部分(如腹側被蓋區和黑質緻密部)的多巴胺神經元在獎勵的預期中起著至關重要的作用。 關於這些神經元的大部分知識來自對恆河猴的電極記錄實驗。 毫不奇怪,這些神經元對原始獎勵(如食物和水)做出反應。 它們發出猴子對獎勵的期望訊號,但直到現在才知道這些相同的神經元是否也可能發出對資訊的期望訊號。 為了測試對資訊(這是一種認知獎勵)的偏好,需要建立一種新的正規化。 國家眼科研究所的 Ethan Bromberg-Martin 和 Okihide Hikosaka 開發了一項出色的行為任務,為研究打開了大門。 

實驗設計中,猴子被放置在電腦螢幕前,並接受了掃視任務的訓練,在任務中它們學會了將目光投向特定區域。 猴子首先可以選擇兩個彩色目標之一。 其中一個目標將為猴子提供關於其未來獎勵的預先資訊。 預先資訊以視覺提示的形式出現,一個代表大獎勵,另一個代表小獎勵。  選擇另一個初始彩色目標會顯示與獎勵大小隨機關聯的提示,因此不具有資訊價值。  僅經過幾天的訓練,猴子就表現出明顯偏好選擇資訊豐富的彩色目標。

然後,研究人員測試了猴子何時想要資訊。  在這種情況下,猴子再次最初被呈現兩個彩色目標。  其中一個目標具有資訊價值,而另一個則沒有。  不同之處在於,猴子總是在獲得獎勵之前收到資訊提示。  每隻猴子都必須做出的選擇是是否要看到更早的資訊提示。  儘管總是有一個延遲的資訊提示,無論它們選擇哪個初始目標,猴子都更喜歡儘快獲得預先資訊。  就像等待 SAT 成績的高中生一樣,猴子想知道,而且它們想現在就知道。

作為幾乎每天都體驗到期待的人類,我們可以很容易地理解為什麼猴子會更喜歡即時資訊。 然而,我們大腦中究竟是什麼可能導致這種行為呢? 基於中腦多巴胺神經元與獎勵預期(例如果汁的到來)密切相關的直覺,研究人員假設這些相同的神經元也可能發出對資訊的期望訊號。  事實證明,當彩色目標單獨呈現時,多巴胺神經元對資訊豐富的目標的反應比對隨機目標的反應更強烈。 這一結果支援了中腦多巴胺神經元正在編碼原始獎勵和認知獎勵的觀點。

那麼,為什麼多巴胺神經元將資訊視為獎勵呢? 很容易理解,以這種方式對待資訊可能是一種有用的進化適應。 對於許多動物來說,每一天都包含許多與飲食、繁殖和社交相關的決定。 顯然,獲得更多相關資訊——例如知道食物在哪裡——可以讓動物做出更好的決定。 此外,獲得此類資訊可能會讓我們更好地控制我們的環境,從而增加我們的生存機會。

當被問及他們的工作是否可能具有臨床應用時,Bromberg-Martin 博士和 Hikosaka 博士指出,破譯這些系統背後的神經程式碼可以深入瞭解基底神經節疾病。 帕金森病以中腦區域多巴胺能神經元的死亡為特徵。 雖然該疾病最常與運動功能障礙有關,但在某些情況下也存在認知障礙。 其中一種障礙是患者逐漸喪失動力和從獎勵中學習的能力。 由於相同的多巴胺神經元正在編碼獎勵和資訊,因此這些神經元的死亡也可能降低尋求資訊的動力。

Hikosaka 博士也對這項研究的未來發展方向感到興奮。  長期以來,人們一直認為決策分為兩個層面:一個發生在 cerebral cortex 的意識層面和一個發生在基底神經節的無意識層面。 他說,故事並沒有那麼簡單,因為這兩個系統透過中腦多巴胺神經元連線在一起。  也許未來的工作將揭示我們的有意識和無意識的決定是如何相互影響的,這一切都歸因於這群非常繁忙的多巴胺神經元。

人們常說“無知是福”。 然而,當你從大腦的角度來看待無知時,就會出現非常不同的景象。 我們的大腦以及其他動物的大腦已經進化到發現資訊是有益的。 事實上,不知道是很有壓力的,這就是為什麼我們儘可能努力減少這種不確定性。 我們想要資訊,而且我們現在就要! 

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