似乎Clash是神经科学的热衷学生。 乐队的歌曲“我应该留下还是应该去?”很好地捕捉了动作选择的困境:
如果我去,那会很麻烦
如果我留下来,将会翻倍,
所以来吧,让我知道…
我是该留下还是该离开?
抓到两个动作,我们的叙述者不能同时做,不能同时走并停留。 我们的叙述者只能选择一个和一个。
他们的基底神经节对此回答:“去吧,你这傻瓜-麻烦将减半。 你的数学怎么样?”

行动选择的困境是我们日常生活的核心。 我们不能同时做很多事情。 对于某些动作,这是因为只有有限的几种方法可以使用我们的肌肉。 我们不能同时跳,跳和跳。 不,我们必须选择一个,并且只能选择一个。 (也许是一个接一个地做,以向这位天才致敬,他决定,如果您以正确的顺序进行操作,并最终落在沙子上,您可以为此赢得一枚金牌。)
对于其他动作,我们只能做一个动作,因为我们只有一个身体。 我们不能同时花店,纹身店和银行。 除非在您附近开设Flora-Drawa-Wonga连锁店,否则不会。
对于其他动作,我们只能做一个动作,因为我们只有一种意识,可以控制的意识流。 因此,我们不能同时阅读和做数学。 或考虑存在的奥秘,并为铁娘子的每个成员命名。
因此,几乎每天每一刻,您都会面临动作选择的困境:接下来我该怎么办? 在我可能做的所有可能的事情中,我应该做什么?

我们最好的理论是基底神经节可以为您解决这个难题。 我们的理论认为,这部分大脑部分藏在皮层下,聆听皮层喧闹,轻快的声音,每个部分都要求它们(一个人)可以操纵好船You。 在听完这些要求之后,基底神经节允许一个高要求的皮质位进入引擎-脑干和脊髓的控制中心。 然后,选择下一个动作。
我们有很多理由相信基底神经节必须采取重要行动。
首先,它们从皮质的每一位接收输入。 从皮质的背面,到那里是眼睛所见的最原始的表示,从顶部到顶部,是运动皮层的各个部分,一直到最前面,以及处理目标以及如何处理皮质的各个部分。获得它们。 基底神经节甚至从古代皮层获得输入,这些位处理了解您的位置(海马体)以及您对此的感觉(杏仁核)。 为什么什么都需要知道所有这些? 如果大脑的那部分决定下一步该做什么,那么它就需要知道所有的一切:外界正在发生什么,身体现在正在做什么,该身体的所有者计划做什么,在哪里那个主人是谁,以及那个主人对这一切的感觉。
另一方面,基底神经节的输出始终保持不变,并抑制了它们的接触。 这很奇怪。 好像输出的神经元不断地大声喊着耳中的所有东西“ Nooooooooooooooooooo”。 为什么要花所有这些精力? 动作选择理论可以理解这一点:这是制动器,它是恒定的中断器,可防止您尝试立即做所有事情并弄皱在地板上。
这些输出有时会暂停,但在任何一次都只有几个输出。 这种暂停会从输出的所有可能触点的一小部分中消除恒定的Nooooo 。 就像输出对负责一项特定操作的引擎说的那样:继续,做你的事。
什么使输出暂停? 来自皮质的简短而有力的输入。 综上所述,这意味着基底神经节可以吸收不同皮质层的动作需求,将它们进行比较,并仅选择最强的需求-仅允许该需求进入大脑的动力室。
确切的说,基底神经节如何将来自皮质的许多苛刻的输入变成单个短暂的停顿是一个未解决的问题。 基底神经节不同部分之间以及内部之间的连接非常复杂,我们对其知识的了解也在不断发展,此外,还有长长的拉丁语部分名称清单,其巧妙的设计可以使几代本科生感到困惑。 那些想要深入了解的人可以在这里和这里阅读更多。

基底神经节如何知道哪个是皮质的最佳需求? 因为这些需求似乎有价值。 或者,更准确地说,是预测值。 如果您立即执行此操作,将来将获得多少奖励的预测值。 似乎每个皮层需求的强度(这些皮层神经元的活动量)告诉基底神经节,如果选择了它们的作用,预计将来会发生多少回报。 因此,基底神经节可以选择预测收益最高的动作。
这些值带有两个条件。 条件之一是,一项行动的价值并不意味着奖励将立即跟随该特定行动。 而是,该值表示此操作是获得该奖励的必要步骤。 就像您在一个冬天早晨的黑暗深处去厨房吃早餐一样,要做的第一件事就是打开厨房的灯。 开灯的动作本身并不能立即获得回报。 轻按该开关不会立即将薄煎饼铲入您的嘴中。 但这是使您更加接近吃早餐的目标的必要且必不可少的步骤,因此可以高度预测未来的回报。 因此,我们可以一次选择一个动作,但最终仍然可以实现我们最终的,有价值的目标。
第二个条件是动作的值是特定于上下文的。 在一个黑暗而沉闷的早晨尝试做早餐时,轻拂灯光很有价值。 由于只是擦去公司的数据库而试图安抚生气的老板,反复起床来轻拂老板办公室的电灯开关是没有价值的,根本没有价值。 在一种情况下,一项行动可能是非常有价值的,而在另一种情况下,则是白痴。 因此,基底神经节获取有关您在哪里的信息这一事实似乎很适合告诉您您将要吃早餐还是要被解雇。 它可以适当地选择最有价值的动作。

将这些想法放在一起,解决动作选择难题似乎很简单:基底神经节应仅从皮质中选择对具有最佳预测值的动作的需求。 啊,但是这么简单。
您会发现,还有利用漏洞探索难题。 这个难题是我们日常生活的基础,但几乎没有意识到我们的存在。 难题在于我们不能总是简单地选择最佳行动,因为我们对最佳行动的估计就是:一个估计。 存在两个问题:可能是错误的,或者现在可能是正确的,但由于世界在不断变化,因此在以后的时间会变得错误。 因此,总是有必要探索其他行为,以找出它们在我们不观看时是更好还是变得更好。
但是我们不能只是不断地探索两者。 如果我们做到了,我们将永远不会获得太多回报。 如果我们从不坚持一种行动方针,那么我们就永远不会从重复做我们认为是好的事情中获得好处。 因此,还需要利用我们对世界的当前知识,使用我们对事物价值的预测。 因此,漏洞利用探索难题始终存在:我们需要选择一种行动,很可能是最好的行动,但并非总是如此。
我们如何知道何时选择最有价值的行动,何时不选择? 我们不知道 大脑如何产生随机性? 我们不知道 但是,时不时地,大脑的某些部分会掷出一些骰子来选择一个动作。 可以肯定的是,大脑的一部分是基底神经节。

关于基底神经节的谜团很长,这些谜团可以通过进行动作选择的理论来解决。
一个令人困惑的谜团是,我们知道基底神经节一定与运动有关,但不能引起运动。 如果将电极插入基底神经节中非常特定的一组神经元并用电挠痒痒,则手臂将向左移动。 但是,如果您破坏了同一组特定的神经元,您仍然可以将手臂向上和向左移动。 基底神经节进行动作选择的理论解决了这个难题:它们代表该动作,但不会自己引起,而是允许其发生。
(这是一个线索,当然,大脑中有多个系统可以选择下一步做什么。有时候,我们需要选择尽可能快的下一个动作,就像我们身体不适应时一样。拿起没有手套的烫伤烤箱托盘,您会非常感激您的脊柱反射弧使手指立即掉落托盘,而不是等待皮层允许这样做,有时我们需要快速选择一个动作当某物预示即将来临的危险时,就会利用大脑的恐惧系统。)
另一个谜团是基底神经节对于生存至关重要。 我们之所以这样认为,是因为每只具有某种骨架的动物的大脑中都具有非常像基底神经节的东西,即使它没有很多皮层可写。 鸟类有基底神经节。 鲨鱼有它们。 即使是七lamp鳗也有它们,而我们最后一个拥有丑陋牙齿的祖先是3.6亿年前(大约是恐龙出现之前的1.3亿年前)。 动作选择理论也对此有所了解。 在正确的时间,正确的位置选择正确的行动对于生存至关重要。
但是,也许我们能解决的最令人震惊的谜团是为什么基底神经节受到破坏或改变是造成如此众多脑部疾病的根源。 亨廷顿舞蹈病,其手臂和腿部无法控制,随机运动。 帕金森氏症,运动缓慢,无法开始运动。 图雷特(Tourette)带着抽动,在错误的时间说错了话。 注意缺陷障碍,不能专注于一种适当的行动。 强迫症,以一种不适当的行为而使人虚弱。 所有这些都与基底神经节的损伤或神经元改变有关。 所有这些都有可能被解释为动作选择的故障。 因此,当人们问我:“为什么要研究基底神经节?”时,我指向该列表,然后说:“为什么还要研究其他内容?”