研究人员开发了一款名为 CogLinks 的新型计算机模型，它像一个大脑的“飞行模拟器”，用于模拟大脑在不确定情况下如何学习和决策。研究发现，连接前额叶皮层与丘脑背内侧核的通路对于我们灵活调整思维至关重要。当该通路功能减弱时，大脑会倾向于依赖缓慢、刻板的习惯。这一发现有助于揭示精神疾病（如精神分裂症）中决策失误的生物学根源，并为未来开发更精准的治疗方法提供了新思路。
大脑的决策难题
我们每天都在不确定的情况下做出成千上万个决策。大多数时候我们能猜对，猜错了也能吸取教训。但当大脑判断环境或赋予意义的能力出现问题时，思想和行为就可能偏离轨道。在从多动症到精神分裂症等精神疾病中，大脑可能无法准确判断何时行动，或在规则改变时无法根据新信息进行调整。
“不确定性根植于大脑的线路之中，”塔夫茨大学医学院神经科学教授迈克尔·哈拉萨 (Michael Halassa) 说。“想象一下成群的神经元在投票——有些乐观，有些悲观。你的决定反映了它们的平均值。”
当这种平衡被打破时，大脑就可能误读世界：
- 在 精神分裂症 中，可能对随机事件赋予过多意义。
- 在 强迫症 中，可能陷入僵化的行为模式。
长期以来，科学家们一直难以理解这些“失误”的原因，因为我们研究人脑活动的工具 fMRI 追踪的是血流，而不是单个脑细胞的电信号。
用“飞行模拟器”弥合差距
为了弥合动物单细胞研究与人类大脑成像之间的鸿沟，研究人员开发了一种名为 CogLinks 的新型计算机模型。
与许多像“黑箱”一样运作的人工智能不同，CogLinks 的设计基于真实的生物学原理，它向研究人员精确展示了其虚拟神经元如何将结构与功能联系起来。这就像一个 大脑的飞行模拟器，让科学家可以模拟大脑如何从经验中学习，并在信息变化时调整策略。
关键发现：灵活思维的“转换器”
在一项研究中，研究团队使用 CogLinks 来探索大脑回路如何协调灵活思维。
- 模拟实验： 他们在模型中削弱了 前额叶皮层（负责规划）和 丘脑背内侧核 之间的虚拟连接。
- 实验结果： 该系统转而依赖 更慢、由习惯驱动的学习模式。
- 初步结论： 这条通路对于大脑的适应性和灵活性至关重要。
为了验证这一预测，团队进行了一项 fMRI 配对研究。志愿者们玩一个规则会意外改变的游戏。成像结果证实了模型的预测：
丘脑背内侧核就像一个总机，连接着大脑的两个主要学习系统——灵活系统和习惯系统，帮助大脑在环境变化时推断出新的规则并相应地切换策略。
对精神病学未来的启示
这项研究为理解精神疾病的生物学基础铺平了道路，有望通过计算机模型揭示精神疾病如何由大脑回路的变化引起，从而找到更精准的治疗靶点。
一个核心问题是如何将我们已知的遗传学知识与认知症状联系起来。例如，许多与精神分裂症相关的基因突变会影响遍布大脑的化学受体。未来，CogLinks 或许能帮助我们理解，这些广泛的分子变化是如何导致大脑在组织信息以进行 灵活思维 时变得更加困难的。