通过啮齿动物研究决策过程中的神经生物学

在华东师范大学-纽约大学脑与认知科学联合研究中心（上海纽约大学) ，每一天，都能看到一组由研究生组成的研究团队和近百只鼠一起“共事”。在一天的工作中，他们可能会修补啮齿动物的行为观察箱，设计实验任务以深入研究决策过程的细节，或调试代码定制行为控制系统软件。

这100只啮齿类动物位于研究中心的“Erlich实验室”。在上海纽约大学神经学与认知科学助理教授Jeffrey Erlich的带领下，一组由博士生、博士后研究员和研究人员组成的团队，会对它们进行培训、测试和研究。研究团队主要研究动物行为中所涉及的神经生物学问题：啮齿动物发生移动、做出反应的过程和原因。

上海纽约大学神经科学系博士候选人Josh Mōller-Mara、朱小悦和李刘骏骊，共同参与了这项研究，并分别探索啮齿动物决策的不同方面：感知决策与经济决策的结合（朱）；肢体动作背后的决策过程（李）；以及压力对经济决策的影响（Mōller-Mara）。Erlich教授说，虽然每位学生研究的侧重点各有不同，但都与实验室的总体目标相契合——拓展人们对于空间注意力、决策，以及神经生物学所扮演角色的认知。

上海纽约大学博士项目于2015年启动，这三位研究生也是该博士项目的首届学生。其中，Mōller-Mara于2013年从加州大学伯克利分校毕业，拥有计算机科学、认知科学和统计学三个学位。他说，之所以加入上海纽约大学的这个新项目，是因为可以从头到尾参与一所实验室的创建过程。他将自己的这一选择，比作是选择加入了一家初创公司，而非大公司。

朱小悦于2016年获得了圣安德鲁斯大学的神经科学学士学位。她表示，之所以选择上海纽约大学的博士项目，部分原因是可以有机会在一个东西方文化交汇融合的地方学习，并享受上海纽约大学以及纽约大学全球体系所提供的机会与资源。

在实验室里，Mōller-Mara、朱小悦和李刘骏骊分别设计了实验环节，用于测试啮齿动物在“行为箱”中的决策力。“行为箱”是一个约20厘米×15厘米的盒子，由丙烯酸纤维制成，其中一面设有8个孔，这样，啮齿动物就能在测试过程中探出鼻子。每组研究对应的测试内容都不尽相同，但在测试中，均会采用不同的声音频率或灯光来促使啮齿动物做出决定，并常常对它们进行奖励激励。

李刘骏骊2017年毕业于复旦大学生物学专业。目前，她正在研究啮齿动物如何计划和执行头部的转向，以及大脑尤其是前额叶对这一过程有怎样的作用。她将在今年10月的神经科学协会年会上，展示相关研究结果。

“当我们的头或眼睛转向某个方位的时候，这往往意味着我们的注意力也移到了那个方向。这种行为被称为’外显注意力转移‘，是动物每时每刻都在做的一种重要行为。大脑是如何决定并执行外显注意力转移的？”李刘骏骊表示，她对这一问题深感兴趣。

李刘骏骊说，大多数研究决策的实验室只给受试者提供两个选项，但在现实生活中，人们经常面临更复杂多样的决策问题。为了尽力还原现实生活中的决策环境，Erlich教授和研究人员设计了让啮齿动物在多个选项中做出抉择的测试。

“我们意识到，实验室测试常常是人为设计的，会与现实脱轨，”朱小悦说，“所以我们在努力让这些实验任务更贴近现实生活。”

研究人员会为猴子构建一些复杂的测试环境，但为啮齿动物设计的环境通常比较简单。 因此，Erlich教授及其团队创建了自己的实验室来进行测试，并利用基于开源设计的硬件和软件行为控制系统，为啮齿动物定制了“行为盒”。

“拥有一个完全由自己建造的盒子，真的很有成就感，”朱小悦说， “因为每一部分都是由自己搭建的，所以，你会更了解这个行为盒对研究究竟有怎样的帮助。”

在日常的实验室工作中，朱小悦、Mōller-Mara、李刘骏骊和Erlich教授既是神经科学家，也是工程师。除了实验研究之外，作为“行为盒”的建造者，他们也必须维护盒子的正常运行。所以不仅需要神经科学技能，还要利用计算机编程和工程技术，维护盒子以及啮齿动物信息记录的相关数据库。

“有时候，我会觉得自己有点像是维修人员，所以会感到小小的失落。但拥有一个稳定的心理状态对博士生和科学人员来说非常重要。所以，这项工作其实是对心理稳定性的一个很好的考验，”朱小悦说，“你必须学会拥抱失败，并把它作为学习过程的一部分。“

虽然实验室工作有一些挑战，但朱小悦表示，Erlich教授在实验过程中给大家提供了有力的指导与支持。“Jeff真的帮助很大，他什么都做，会与我们确认实验进展、未来的项目计划，教我们动手实践、确定目标等，真的提供了很多有用的指导。”

Mōller-Mara说，在这样一个独特的实验室工作，让他有机会接触建造实验室设备和设计研究这两种不同的工作。他和团队成员正在进行的这项研究，其研究成果未来可能也会应用于人类，从而将啮齿动物的数据与压力对人类经济决策影响的数据进行比较。

“我正在研究风险和压力相关的神经经济学。我也在思考关于贫困恶性循环的问题，以及压力会如何导致错误的决策，并让问题变得更糟，”Mōller-Mara说。

团队成员希望这项研究工作能够带来更深远的影响和意义，也能给政策制定者应对贫困问题带来一些新的思考和发现。

“目前，关于贫困问题的讨论常常被政治化，”Erlich教授说，“有些人认为，贫穷是因为懒惰等因素造成的。但如果我们能够证明，长期的压力会导致动物的行为向经济效率下降的方向转变，那我们就可以让政策制定者知道，任何处于贫困压力状态下的人，都可能做出错误的决定。”

“虽然压力和决策研究项目都有明确的应用前景，但我们的研究都关涉公共卫生服务，”Erlich教授说，“在神经科学领域，我们正在以惊人的速度拓展对大脑的认知，但关于基因、神经回路、环境之间如何相互作用而产生相关行为等基本问题，目前尚未找到答案。随着衰老和神经、精神疾病导致的认知障碍变得越来越常见，深入理解注意力和决策所涉及的神经生物学，对解决这些问题至关重要。”