组合控制的神经基础

《Nature》：Neural basis of compositional control

　　

摘要

自然目标导向行为通常涉及针对不断变化的目标而采取的连续动作^1,2,3。正如微观经济学为离散选择提供了严谨的基础，控制理论也可为理解连续选择提供基础^3,4。在连续情境中，行为由多种目标的组合构成，而最接近“选择”的概念则是对针对特定目标的控制策略进行战略性调整^5,6。为了解释连续选择的算法与神经基础，我们研究了人类在执行连续追捕任务时的行为及大脑活动⁷。通过一种新开发的基于控制理论的行为分解方法，我们发现追捕策略可由一个元控制器来描述，该元控制器负责协调多个与不同追捕目标相对应的低级控制器。前扣带回皮层的神经元能够预测策略组合的重大变化，而海马体神经元则负责编码并更新支持早期规划的潜在策略状态。与此同时，眶额叶皮层的活动似乎与任务的当前价值结构有关，而非策略切换。这些结果共同表明存在一种三重功能分工：海马体作为状态估计控制器，前扣带回皮层充当元控制器，而眶额叶皮层则提供价值背景信号。