Cell：你的推理能力从何而来？

　　

每天，我们都在做决策。有时，只是一些简单的决策，比如中午吃什么。有时，却是根据一些以往的经验来做出推断性的决策，比如我的朋友去哪儿了？这些推断性决策涉及到大脑的多个区域，但潜在的神经计算却仍然未知。

牛津大学的研究人员近日确定了我们大脑中的细胞如何协同工作，从而汇集不同经历的记忆，让我们能够在日常生活中做出有根据的猜测。通过研究人类和小鼠的大脑活动，他们报告称这一过程发生在大脑的海马区。这项成果发表在《Cell》杂志上。

牛津大学的Helen Barron博士称：“在日常生活中，我们经常推断出不同事物之间的联系或关系。例如，我在找我的朋友Sam。有人告诉我Ben在图书馆，而我知道Sam和Ben形影不离，所以我猜Sam也在图书馆。尽管这个过程很重要，但我们还不知道大脑中的细胞如何将不同的经历关联起来。”

研究人员首先将这种能力定位到大脑的海马区，这一区域在学习和记忆中起着重要的作用。他们对人体进行磁共振成像（MRI）扫描，并暂时关闭了小鼠的海马体，从而证明了这一点。

为了发现大脑细胞如何让我们做出有根据的猜测，研究人员开展了一系列实验。他们要求志愿者玩一个VR游戏，当他们听到声音（比如流水声）时，他们就会在墙上看到彩色的图片。

之后，他们又玩了另一个游戏，寻找彩色的图片可以帮助他们赢钱。声音与赢钱从未直接关联，但是志愿者开始猜测声音与奖励有关。当他们听到声音时，他们就会开始寻找奖励。

小鼠也参与了类似的实验。研究人员先播放声音，再显示由LED灯制成的图片。然后，在任务的另一阶段，如果这些灯打开，小鼠就可以找到糖水的奖励。像人一样，小鼠也开始将声音和奖励联系起来。

以小鼠作为研究对象，研究人员记录了分别代表声音、灯光或奖励的脑细胞活动。当小鼠开始通过灯光推断声音与奖励存在逻辑上的关联时，他们发现细胞按此顺序激活。

不过，在小鼠完成任务后，他们继续监控小鼠。他们发现，小鼠大脑开始跳过中间的“灯光”步骤。“声音”脑细胞与“奖励”脑细胞一起变得活跃，将不同经验之间的点点滴滴联系起来。

牛津大学的David Dupret博士表示：“这些结果表明，当小鼠在休息的时候，它们的大脑在之前未直接经历的事物之间建立了新的关联。我们认为正是这一过程将有助于它们在将来做出有用的决策。”

“我们认为，人类的过程也很相似，并具有重要意义。这表明休息和睡眠在创造力中起着重要的作用，我们可以从以前的经历中获取知识，来提出最初的想法，”Dupret说。（生物通 薄荷）

原文检索

Neuronal Computation Underlying Inferential Reasoning in Humans and Mice

DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.08.035