揭示好奇心的神经基础
好奇心是一种基本驱动力，推动人类和动物去探索、学习和寻求知识。虽然众所周知，信息本身可以是有回报的，但区分信息价值与食物或水等物理奖励的神经机制仍然难以捉摸。哥伦比亚大学、哈佛医学院和约翰霍普金斯大学的研究人员发表在《自然神经科学》上的一项新研究，为大脑如何独立于外部奖励来表征信息的价值提供了突破性的见解。
由第一作者Jennifer J. Bussell领导的研究团队开发了一种新颖的实验范式来研究小鼠的好奇心。他们的发现表明，大脑有一个专门用于好奇心驱动的信息寻求的神经信号，与处理初级奖励的回路分开。这一发现不仅加深了我们对认知的理解，而且对从教育到人工智能等领域都有影响。
设计一个探究信息寻求的范式
为了研究好奇心背后的神经过程，Bussell和她的同事们创建了一个任务，小鼠可以选择获取关于水奖励的信息，而实际上并不获得奖励。该设置涉及一个嗅觉计，呈现不同的气味，每种气味与特定的水输送概率相关联。小鼠学会了将每种气味与一定的奖励可能性联系起来，但关键是，它们也可以选择接收一个提示，在奖励交付之前揭示结果。
这使得研究人员能够将信息的价值与奖励本身的价值分开。通过在这些选择过程中测量大脑的神经活动，他们可以识别大脑如何编码对信息的预期。该范式经过精心设计，以确保小鼠是为了信息本身而寻求信息，而不是作为获得更大奖励的手段。
信息和奖励的不同神经信号
使用先进的神经记录技术，研究团队监测了包括腹侧被盖区（VTA）和伏隔核在内的几个大脑区域的活动，这些区域传统上与奖励处理相关。他们发现，虽然一些神经元对信息和水的奖励预测都有反应，但一个不同的神经元群体只对关于奖励的信息做出反应，而不是对奖励本身做出反应。
这种分离表明，大脑将信息视为一种独特的价值类别，与物理奖励并行但独立地处理。Bussell解释说：“我们发现大脑有一个专门用于好奇心驱动的信息寻求的信号。这个信号与我们熟知的奖励信号是分开的，表明求知欲本身就是一个基本驱动力。”
这些发现挑战了早先的假设，即信息是作为次要奖励处理的，依附于相同的神经回路。相反，专门神经元的存在表明，内在重视信息具有进化优势，使生物体能够寻求可能没有直接有形利益但从长远来看对生存至关重要的知识。
对理解认知和行为的影响
这项研究为“为知识而知识”这一古老概念提供了神经基础。它解释了为什么人类阅读书籍、探索新地方、从事科学研究，即使没有直接的外部奖励。信息的驱动力如此强烈，以至于可以超越基本需求，正如动物冒险调查新刺激所见。
理解好奇心的神经基础可能具有深远的影响。在教育方面，它可以为教学方法提供信息，利用内在动机而不是仅仅依赖成绩或外部奖励。在心理健康方面，它可能揭示好奇心减弱的情况，如抑郁或冷漠，并提出新的治疗靶点。
此外，这项研究为研究大脑如何计算信息价值开辟了新的途径。根据Bussell的说法，下一步是探索这一信息信号如何与其他认知过程（如记忆和决策）相互作用，并确定类似机制是否存在于人类中。
方法和未来方向
团队开发的实验范式是一个重要的方法论进步。通过使用气味作为线索，并允许小鼠选择是否接收信息，研究人员可以精确控制和测量信息寻求行为。神经记录以高时间分辨率进行，实时捕捉信息处理的动态。
未来的研究可能会在这一基础上，研究支持好奇心的分子和回路水平机制。该团队还计划探索好奇心驱动的信息寻求如何随年龄、压力或神经系统疾病而变化。最终，这一研究方向可能导致对大脑如何平衡知识追求与有形奖励追求的全面理解。
总之，这项研究标志着神经科学的一个重要进步，首次提供了明确的证据表明好奇心有其自身的神经特征。它强调了信息作为一种基本奖励的重要性，并提出了关于人类智力和动机本质的新问题。
本文基于Medical Xpress的报道。阅读原文。
Originally published on medicalxpress.com