動物零秒出手的關鍵? — Decision Making 的時間問題

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眼鏡猴用他們大大的雙眼與超聲波的聽力來收集環境中的資訊，牠的大腦需要整合這些資訊、再結合過去的經驗，來判斷何時對牠的獵物下手會有最大的成功機會。這種「坐等策略」(sit-and-wait strategy) 一點也不消極，而是動物獵食者能在多變的環境中生存的關鍵。當然對人類來說也很重要，對這部分決策功能的損傷，可能會導致淡漠症候群(Apathy)或是衝動控制疾患(Impulsivity)。

實驗設計：受試猴前方會有螢幕，螢幕會出現數個點，點的數量會隨著時間增加，牠可以根據螢幕上的資訊決定什麼時候按下按鈕「出手」，而當按鈕時螢幕上的點愈多，牠再該次得到獎勵的機會也愈大。所以理論上來說在每一次測驗中猴子等得愈久得到的獎勵愈多，然而這裡有個 trade-off 是，每輪的時間是固定的，如果每次試驗等的時間都太久，最後該輪能夠完成的試驗就會很少，最終得到的獎勵可能有不多。(圖一)
圖一

研究人員認為猴子應是基於兩種類型的資訊來判斷按下按鈕的時機：
--「即時資訊」，其中包含獎勵的多寡、螢幕上點增加的快慢、試驗跟試驗之間的待機時間，以及上一次試驗的等待時間。
--時間尺度較大的「環境資訊」，其代表的就是整輪實驗的平均獎勵強度，實驗人員設定了兩種環境，一種的平均獎勵多、點也出現的比較快；另一種相對獎勵較少、平均來說點也出現的比較慢。實驗結果發現，在試驗的好壞程度相同的情況下，這次試驗在「時機歹歹」的時候猴子等待的時間會比較短(HRV)，在整體環境好的時候，猴子等待的時間會顯著地較多(LRV)。表示說「即時資訊」客觀相同的情況下，「環境資訊」會影響猴子對出手時機的判斷。(圖二)

圖二

研究人員藉由觀測猴子fMRI的腦區活動訊號，發現基底前腦(Basal Forbrain)是「即時資訊」的整合區域。而背縫神經核(Dorsal Raphe Nucleus)負責透過與基底前核的互動整合環境資訊。

基底前腦是神經傳導物質乙烯膽鹼(Acetylcholine)的主要來源，研究人員加入阿茲海默症藥物 Rivastigmine 乙烯膽酶抑制劑，減少大腦中乙烯膽鹼的分解，增加乙烯膽鹼在大腦中的濃度，他們發現這造成了猴子等待時間的縮短。(圖三)
圖三

另外，背縫神經核是另一個神經傳導物質血清素(Seretonin)的來源，研究人員加入憂鬱症藥物 Citalopram ，增加了血清素在大腦中的濃度，發現了猴子等待時間的增加。(圖四)
圖四


撰文：周品汝


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