新的数学模型展示了我们的大脑如何做出复杂的决策

深入了解我们的大脑如何工作对于科学家来说，这是一个令人着迷的挑战，而新的研究有望通过复杂的数学模型更好地揭示我们思维的内部运作方式。英国科学家表示，他们已经构建了“第一个符合生物现实的数学模型”，该模型与大脑做出复杂决策的方式相匹配。

该模型不仅可以预测行为，还能够预测实际的神经活动。它模拟人类思维的决策过程，以及我们从错误中学习并适应未来的方式。该团队的发现最终可以帮助我们更好地理解多种疾病，从强迫症到疾病。

“构建这类模型很困难，因为模型必须在过程中的任何给定点规划所有可能的决策，并且必须以生物学上合理的方式执行计算，”团队成员之一说道，约翰内斯·弗里德里希，哥伦比亚大学。 “但它是弄清楚大脑如何工作的重要组成部分，因为做出决策的能力是人类和动物的核心能力。”

弗里德里希和他的同事将研究重点放在基于目标的决策（例如对日常通勤中封闭道路的反应）和基于习惯的决策（正常通勤上班，不间断）。虽然已经对基于习惯的决策进行了大量研究，但基于目标的决策更难研究，因为需要权衡的变量太多。

研究人员编写的复杂数学算法与实验数据进行比较，准确捕获行为选择概率以及预测选择逆转（复杂决策的标志）。该模型展示了神经元网络在以某种方式连接时如何识别任何给定情况下的最佳决策以及未来的累积奖励。

值得注意的是，该模型还展示了突触如何根据过去有效或无效的方法来适应和重塑自身——这与我们每天在人类和动物身上看到的行为相同。研究人员发现，在基于目标的决策中，将神经元连接在一起的突触“嵌入”了情况如何相互延续的知识，具体取决于所选择的行动和即时奖励。

“我还发现令人兴奋的是，弄清楚大脑是如何工作的已经向我们建议了可以在计算机中使用的新算法来解决类似的任务，”一位研究人员说，马特·波尔尼尔。

该团队的研究结果发表在神经科学杂志。