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決策過程的神經網路模型
作者:daffodil
腦部如何適時處理決策過程以因應外在刺激？美國Brandeis大學羅中泉博士與同僚提出一個包含頂葉皮質 (parietal cortex)、基底核 (basal ganglia) 及運動區域 (motor structure) 之大尺度神經網路，以用來解釋決策過程中速度與準確度間的平衡機制。 過去三十多年來心理學界發展出一些決策過程(decision making process)的數學模型，這些模型認為在簡單的知覺辨識的決策過程中，大腦的負責累積外在知覺證據，當累積的證據達到一個固定的門檻值 (threshold) 時，大腦就達成決定並且觸發行為反應。 這些模型在最近的神經生理學實驗中得到驗證。實驗證據顯示在一些視覺辨識實驗中，當大腦皮質 (cortex) 內特定神經元族群的活動逐步上升達到一個反應門檻 (threshold) 時，靈長類動物對外在視覺刺激做出決定並產生行為反應。
但神經系統決定反應門檻的機制為何？又如何依循該有的外在反應作適應性調整？運用可激發神經元的生物物理神經網路模型，來自台灣的羅中泉博士及其指導教授王小京推演出：上視丘 (superior colliculus) 神經回饋結構會導致上視丘神經對上游大腦皮質神經元跨越反應門檻與否產生全有全無的激發反應。
此激發門檻與皮質─視丘 (cortical-collicular) 傳導途徑之效能僅呈弱相關，但與皮質─紋狀體 (cortico-striatal) 傳導途徑的強度呈高度相關。有趣的是，皮質─紋狀體突觸受多巴胺調控之神經可塑性影響。羅博士提出的模型，不僅描述了反應時間行為的主要神經網路計算步驟，同時也指出個別腦部神經傳導途徑對決策門檻之偵測及調節的重要性。 誠如 Michael Shadlen 教授等人指出：羅博士與王教授的運算模型應被視為由基本概念邁向神經網路與細胞層級的重要里程碑。真實神經網路究竟如何達成決策運算過程呢？後續的生物行為學實驗將為我們揭開這個謎底。 原始論文：Lo CC, Wang XJ. Cortico-basal ganglia circuit mechanism for a decision threshold in reaction time tasks. Nat Neurosci. 2006 Jul;9:956-63. Epub 2006 Jun 11.