研究表明，大脑中有专用的神经回路评估传入大脑中的信息的不确定性，防止大脑使用不可靠的信息做出决策。

当我们与世界互动时，我们不断收到不可靠或不完整的信息——从拥挤的房间里杂乱无章的声音到动机不明的热心陌生人。幸运的是，我们的大脑能够很好地评估我们用来做出决定的证据的质量，通常允许我们有意识地谨慎地采取行动，而不会仓促下结论。

现在，麻省理工学院McGovern大脑研究所的神经科学家们已经开始专注于研究关键的大脑回路，这些回路有助于在不确定的条件下指导决策。通过研究老鼠如何解释模糊的感觉线索，他们发现了阻止大脑使用不可靠信息的神经元。

该研究结果近日发表在《自然》杂志上，可能有助于研究人员开发精神分裂症和相关疾病的治疗方法。精神分裂症和相关疾病的症状可能至少部分是由于受影响的个体无法有效地衡量不确定性。

“很多认知实际上是关于处理不同类型的不确定性，”麻省理工学院(MIT)大脑和认知科学副教授Michael Halassa说，他解释说，我们都必须使用模棱两可的信息来推断世界上正在发生的事情，要解决这种模棱两可的问题，就要认识到我们对自己的结论有多自信。当这个过程失败时，它会极大地扭曲我们对周围世界的理解。

“在我看来，精神分裂症谱系障碍实际上是对世界上发生的事件的原因以及其他人的想法进行适当推断的障碍，” 执业精神病学家Halassa说，他说，患有这些疾病的患者通常会根据大多数人认为毫无意义或无关紧要的事件或信号而产生强烈的信念。他们可能认为隐藏的信息被嵌入了一段乱七八糟的音频中，或者担心大笑的陌生人正在密谋对付他们。这样的事情并非不可能——但当患者没有意识到他们发生的可能性非常小时，就会产生错觉。

Halassa和Arghya Mukherjee博士后想知道健康的大脑如何处理不确定性，其他实验室最近的研究为此提供了一些线索。功能性大脑成像表明，当人们被要求研究一个场景，但他们不确定要注意什么时，大脑中被称为背内侧丘脑的部分变得活跃。人们在这项任务中得到的指导越少，背内侧丘脑的工作就越困难。

丘脑是位于大脑中央的一个小区域，负责将从身体各处获取的信息传递到大脑的其他部分进行处理。它的中背部区域向前额皮质发送信号，在前额皮质，感觉信息与我们的目标、欲望和知识相结合，以指导行为。Halassa所在实验室之前的研究表明，背内侧丘脑有助于前额皮质在决策过程中接收正确的信号，并在环境发生变化时根据需要调整信号。有趣的是，人们发现精神分裂症患者的这一大脑区域不如其他人活跃。

与 Norman Lam博士后 和研究科学家 Ralf Wimmer 合作，Halassa 和 Mukherjee 设计了一组动物实验来检查中丘脑在处理不确定性方面的作用。实验中，实验人员训练老鼠根据声音提示对感官信号做出反应，这些声音提醒它们是专注于光还是声音。当动物被给予相互矛盾的提示时，由它们自己找出哪一个最突出，并据此采取行动。实验者通过控制线索的数量和比率来改变这项任务的不确定性。

任务输入的不确定性会影响小鼠的背内侧丘脑 | Arghya Mukherjee et al.

通过控制和记录动物大脑中的活动，研究人员发现，每次小鼠完成这项任务时，前额叶皮层都会参与其中，但只有当动物收到让它们不确定如何行动的信号时，背内侧丘脑才需要参与进来。Halassa认为，大脑内部有一个简单的分工，有一个区域关心接收到的信息的内容，即前额皮质，而丘脑似乎关注的是输入信息的确定性。

在背内侧丘脑中，Halassa 和 Mukherjee 发现了一个细胞亚群，当动物被给予出相互矛盾的声音线索时，这些细胞特别活跃。这些直接连接到前额皮质的神经元是抑制性神经元，能够抑制下游信号。因此，当它们发挥作用时，有效地阻止了大脑对不可靠信息的反应。另一种类型的细胞则专注于信号稀疏时产生的不确定性。Mukherjee解释说:“有一些专门的神经回路来整合时间上的证据，以提取有意义的信息。”

用于放大和抑制前额皮质活动的两个背内侧丘脑回路 | Arghya Mukherjee et al.

随着Halassa和Mukherjee对这些回路进行更深入的研究，当务之急将是确定精神分裂症患者的这些神经回路是否被破坏，为此，他们正在探索这种疾病的动物模型中的脑神经回路。Mukherjee说他们希望最终能够利用目前正在开发的无创、集中给药的方法，有针对性性的治疗患者的功能失调回路。“我们拥有这些回路的遗传特性。我们知道它们表达特定类型的受体，因此我们可以找到针对这些受体的药物，”他说，“然后可以在背内侧丘脑中特异性地释放这些药物，以调节回路，这将作为一种潜在的治疗策略。”

论文详情：

Mukherjee, A., Lam, N.H., Wimmer, R.D. et al. Thalamic circuits for independent control of prefrontal signal and noise. Nature (2021). 

https://doi.org/10.1038/s41586-021-04056-3

https://news.mit.edu/2021/how-the-brain-deals-with-uncertainty-1014