神經功能可以在大腦中定位的觀點——諸如言語、視覺和聽覺等活動發生在固定位置，並藉助專門的神經迴路——一直是神經科學的主要驅動思想之一。較少受到重視的伴隨概念是，大腦的力量，其靈活性和協調性的關鍵，不僅在於這些專門處理中心的能力，還在於它們之間的連線。正如顱相學家在幾個世紀前提出的那樣，僅僅為大腦的每個活動設立專門的功能島是不夠的。對於現代神經科學家來說，整個故事不僅在於大腦的分隔，還在於其通訊。
然而，現代神經科學技術常常以犧牲通訊為代價來關注定位。例如，諸如功能性磁共振成像等全腦成像技術，使研究人員能夠了解大腦的哪些區域在特定行為期間更加活躍。但是，研究行為期間大腦功能的最直接技術——測量單個神經元的電活動——通常側重於大腦內的特定位置。這不僅是因為在多個大腦區域同時記錄所帶來的技術挑戰令人生畏，而且還因為許多區域仍然知之甚少，而其他區域經常與大腦的其他部分共享如此多的連線，以至於它們似乎參與所有事情。大多數時候，所涉及的神經迴路足夠複雜，以至於神經科學家只是試圖瞭解特定大腦區域在行為中起什麼作用（如果有的話）；嘗試將它們之間的通訊考慮在內，大多數假設都變得過於複雜而無法直接測試。實際上，研究大腦內部的資訊流動變得有點像接入一個巨大的網路交換機：不斷有資訊流過，但是如果沒有巧妙的實驗，幾乎不可能知道這些資訊要去哪裡或如何被使用。不幸的是，這些正是神經科學家認為對理解人類最複雜的行為之一至關重要的問題：我們如何做出決定。
傾聽交叉對話
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儘管存在這些障礙，紐約大學的Bijan Pesaran和加州理工學院的合作者最近成功地完成了這種協調的竊聽，這項實驗旨在捕捉決策過程中大腦兩個專門區域之間的交叉對話。他們的研究發表在《自然》雜誌上，重點關注參與規劃伸展運動的兩個關鍵區域：額葉皮層中的背側前運動區（PMd）和頂葉皮層中的頂葉伸展區（PRR），之前的研究表明，這兩個區域透過在大腦中來回延伸的神經元集合直接連線。該計劃是在動物伸出手觸控計算機螢幕時同時從兩個區域進行記錄，並尋找隨著決策環境的變化，它們之間電流量的協調性。
他們採用的任務非常簡單：他們訓練了兩隻猴子從計算機螢幕上同時呈現的三個提示中進行選擇，並在其中搜索產生獎勵的提示。在一種情況下，所有形狀都是圓形，猴子可以按任何順序觸控它們，直到它們獲得一滴果汁。在另一種情況下，每個提示的形狀都不同，表明猴子必須選擇目標的順序（不按順序選擇形狀將不會獲得獎勵）。在這兩種情況下，猴子都必須進行移動。但是在第一種情況下，即自由搜尋，科學家的直覺是，動物更積極地參與決策過程，因此更需要兩個計劃區域之間的協調。
實際上，當Pesaran和合作者檢查兩個區域中神經放電之間的相關性時，他們發現了這種活動。當猴子自由搜尋獎勵時，PMd和PRR中的放電比它們遵循固定搜尋模式時更協調，這表明在自由選擇條件下，兩個區域比在強制順序條件下共享更多的資訊。顯然，透過死記硬背執行的“不費腦子”的搜尋模式導致兩個區域之間的協調性降低。此外，對兩個區域中活動相對時間的研究似乎表明，資訊首先從PMd流向PRR，正如預期的那樣，如果額葉區域PMd在決策中起著更主導作用。儘管如此，每個區域的放電都受到另一個區域活動的影響，這反駁了PMd只是“向下傳遞”供PRR執行的運動計劃的想法。
一個思想網路
因此，如果諸如此類的決策最好被認為是分佈在網路上，而不是定位於特定的大腦區域，那麼我們離弄清大腦中的資訊流動有多近？在某些方面，這個問題可以追溯到卡米洛·高爾基和聖地亞哥·拉蒙·卡哈爾，他們在一個多世紀前開始了艱苦的描繪其連線解剖結構的過程。另一方面，諸如Pesaran及其同事的研究試圖即時跟蹤這種資訊流，這提醒我們，一些最關鍵的問題對於基本系統仍然沒有答案：大腦區域之間傳送什麼資訊？它如何被編碼和處理？這些互動如何隨時間變化？
以這樣的標準來衡量，決策神經科學可以說仍處於起步階段。然而，隨著研究的不斷深入，大腦一些最引人入勝的秘密——其學習能力、想象能力、隨意選擇的能力——的關鍵，不僅會在其各個部分中找到，而且會在它們之間的連線中找到。
“思想問題”由喬納·萊勒編輯，他是部落格額葉皮層和書籍《普魯斯特是一位神經科學家》的科學作家。