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决策的大脑:大脑如何思维、感知和做决定

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图灵的大脑

书籍名:《决策的大脑:大脑如何思维、感知和做决定》    作者:马里安诺.西格曼



正如图灵在程序中拟定的那样,大脑做决定的机制建立在一个极为简单的原则之上。这个原则就是,大脑精心准备了一系列选择,在它们中开启了一场赢者通吃的比赛。

大脑通过感官搜集信息,然后把它转化成赞成一个选项或另一个选项的选票。选票以在一个神经元中存储的离子流的形式积累,直到到达一定程度,大脑认为证据已经够了。这些在大脑里协调做决定的回路是以威廉·纽瑟姆(William  Newsome)和迈克尔·夏达伦(Michael  Shadlen)为首的研究团队发现的。他们面临的挑战是设计一个实验,这个实验要够简单,能够隔离决定的各个因素,同时又要够复杂,能够再现现实中做决定的过程。


实验是这样进行的:一片由圆点构成的云在一块屏幕上移动。有很多圆点以混乱无序的方式移动。其他圆点移动比较连贯,朝着一个方向。一个游戏者(一个成年人,一个儿童,一只猴子,有时候是一台电脑)判断那块圆点云在向哪个方向移动。这有点像在波浪翻滚的大海上,水手举起一根手指,判断风朝哪个方向吹,不过是电子形式。当多数圆点朝着同一方向移动时,游戏自然会变得比较容易。


猴子玩了这个游戏数千次,研究人员记录了它们大脑里产生的电子流所反映的神经元活动。在多年研究这一练习的多个版本之后,他们揭示了图灵的做决定算法的3个原则:


1.  视觉皮质中的一群神经元从视网膜接收信息。神经元的电子流反映每个时刻的运动量和方向,但不收集这些观察的历史。

2.  感觉神经元与顶叶皮质中的其他神经元连接,后者积累这种即时信息。于是,就朝向每个可能的行动倾向怎样在做决定的过程中随着时间而改变,顶叶皮质中的神经元回路进行了编码。

3.  随着支持一个选项的信息的积累,给这一选项编码的顶叶皮质增加了电子活动。当活动到达一个特定的程度时,大脑深处结构中的一种名为基底节(basal  ganglia)的神经元回路引发了相应的行为,重启了为下一个决定让路的过程。


要证明大脑通过顶叶皮质中的一种竞赛做决定,最好的方法是给支持特定选项的证据编码的神经元注入一股电流,证明能够人为干预猴子的反应。夏达伦和纽瑟姆做了这种实验。当一只猴子观察一片完全随机移动的圆点云时,他们用电极,给向右运动编码的顶叶神经元注入电流。不仅如此,尽管感觉显示运动在任一方向上都差不多,猴子却总是回应它们在向右移动。这有些像效仿选举欺诈,人为地给投票箱加入特定的选票。

再者,这一系列实验可以识别做决定过程的三个基本特征。证据的清晰和我们做决定所用时间之间存在什么关系?偏见和已有知识怎样左右了选项?支持一个选项的证据,多到什么程度才可以停止比赛?这三个问题的答案是相互关联的。信息越不完整,证据的积累就越慢。在移动的圆点实验中,当几乎所有圆点都随机移动时,顶叶皮质中积累证据的神经元的激活曲线并不太陡峭。如果证据的阈值需要保持相同标准,那么要跨过它(也就是说,要达到同等程度的可靠性)就需要更多的时间。决定是在慢火上烹制的,但它最终会达到相同的温度。

大脑是如何确立这一阈值的?或者,换句话说,大脑怎样断定何时已经足够了?这有赖于一种计算。通过估量出错的代价和可用的做决定的时间,大脑所做的计算精确得令人吃惊。

大脑之所以决定阈值,是为了将从决定中获得的收益最大化。为了做到这一点,它把编码的神经元回路结合了起来。


1.  行动的价值;

2.  所需时间的耗费;

3.  感觉信息的质量;

4.某种我们急于决定的东西——一种需要做出回应的内源性紧急状态。


在随机移动的圆点游戏中,如果犯错会遭到严厉惩罚,那么游戏者(猴子或人)就会提高阈值,花更多的时间来做决定,或积累更多的证据。另一方面,如果不计错误,那么游戏者就会降低阈值,再次采用最佳的策略,也就是尽快做出回应。这种适应性调整最值得注意的方面是,它在大多数案例中是不自觉的,并且效果往往比我们的想象要好得多。

举个例子,思考一下一个司机在红绿灯前停车的情形。司机的大脑在做很多评估,其中包括灯转变成黄色或红色的概率,到十字路口的距离、车速、刹车的效率、交通状况,等等。不仅如此,司机的大脑也在衡量紧急状况,发生事故的后果……在绝大多数案例中(除非大脑的监测系统掌控时出了问题),这些考虑是不明确的。我们察觉不到所有这些计算。然而,我们的大脑的确做了这种复杂的计算,产生了一个关于我们何时、以何种力度踩刹车的决定。这一具体的例子揭示了一个普遍原则:做决定的人知道的东西比他们认为他们知道的要多得多。

与这一点形成对照的是,在一些深思熟虑的情况(我们在一天结束时真的记得的情况)下,为了做出一个决定,大脑往往设置了一个效率很低的阈值。我们全都记得,在一些不需要多少考虑的问题上,我们容易拖拖拉拉。举个例子,我们大多数人都记得,我们在餐馆里就两个选项沉吟不决,即使我们深知,无论我们选择了哪个选项,自己都会大快朵颐。