在認知神經科學家看來,人生成功很大程度上取決於你的大腦如何塑造行動以適應你的目標和你的行動背景。如果你需要過馬路,首先要檢查交通狀況。如果你在招待新來的岳父母,那麼要上比和牌友們喝的更好的酒——並講不同的笑話。
這種情境驅動的“認知控制”被認為存在於大腦的前額葉皮層中,最近已成為神經科學最熱門的話題之一,激發了數百篇關於其在從學業和體育表現到抑鬱症和賭博等各個領域作用的論文。然而,前額葉皮層究竟如何發揮這種控制作用仍不清楚。研究人員探索了強調(不一定相互排斥)注意力控制、前額葉皮層和邊緣區域之間的對話以及前額葉皮層對情境敏感性的模型。
在亞特蘭大舉行的神經科學學會會議上,加州大學伯克利分校的博士後大衛·巴德雷週一描述了一項實驗,該實驗支援了另一種新興的“控制層級”模型。巴德雷說,在這種觀點中,“我們不是在連續統上,而是在前額葉皮層不同區域啟用時,以跳躍的方式來應對日益增加的認知挑戰。” 也就是說,我們不是透過滑動調光開關,而是透過翻轉一系列開關來解決問題,這些開關會依次啟用從後向前的前額葉皮層區域。認識到這一點是理解認知如何運作的重要早期步驟,它可以幫助更好地治療遭受中風或其他前額葉皮層損傷的患者。
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巴德雷的實驗建立在 20 世紀 90 年代後期的成像研究基礎上,這些研究發現,當測試志願者在給定問題中面臨更多變數時,他們首先會呼叫前運動皮層(位於前額葉皮層後方),然後隨著情境變得更加重要,會呼叫前前運動皮層,即直接位於前運動皮層前方的的前額葉皮層部分。2003 年發表在《科學》雜誌上的一篇論文表明,如果解決難題需要權衡過去的事件或持續的目標,第三個區域,即外側前額葉皮層會啟動。有趣的是,較晚的、更“高階”的區域只有在其前面的早期區域啟用後才會亮起——但一旦啟用,它們就會保持更長時間的活動,彷彿在監測更復雜的情況。
巴德雷透過讓他的志願者受試者面對一個簡單的謎題,這個謎題他可以使其變得異常複雜,從而產生了證據,表明這個層級包括第四個區域,即位於外側額葉最前部的前額極。他要求受試者將插圖中顯示的成對物體分類為相同或不同。這很簡單——直到他告訴他們,他們必須開始根據特定的特徵(形狀、大小、紋理或顏色)做出相同-不同調用,並且相關特徵取決於物體周圍的方形是紅色、藍色、黃色還是綠色。透過改變這些規則,他可以建立一系列越來越困難的謎題。最複雜的謎題始終會點亮前額葉皮層最前部的部分。
巴德雷說:“這似乎很好地證實了這個層級序列。” “現在我們正在研究中風患者,以瞭解最後面的區域(他們首先使用的區域)的病變是否會阻止更上面的區域工作。”他的早期結果表明情況確實如此。如果情況確實如此,它可能有助於解釋中風如何影響心智慧力。從那裡開始,巴德雷希望探索其他神經系統如何調節這個序列。但這必須等待,他說,因為“有時你必須先做更簡單的事情。”