研究动向 | 通过啮齿动物研究决策过程中的神经生物学

2020-6-27 04:48:14

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上海纽约大学NYUShanghai

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。”

博士研究生项目（PhD Programs）

上海纽约大学为学生进行博士学习与研究提供了多种多样的机会，这得益于与纽约大学文理研究生院及纽约大学坦登工程学院等之间独特的合作培养模式。上纽大博士项目目前涵盖生物、化学、计算机科学、数学、神经科学、物理学、交通运输规划与工程领域。毕业生将获得由纽约大学颁发的博士学位。

学生的第一学年通常会在纽约度过，将与其学科方向相同的纽约大学博士生，一同攻读博士研究生项目的相关课程。课程要求完成后，学生会前往上海，在上海纽约大学导师的带领下进行全职科研工作。

所有学生均会获得上纽大博士项目提供的丰厚的资金支持，包括可涵盖纽约大学学杂费用的奖学金，以及年度生活津贴、额外的出行津贴和全球健康保险。其年度生活津贴金额与纽约大学博士项目的学生相同。

攻读上纽大博士项目期间，学生将接受国际一流水平的博士教育，并通过纽约大学全球教育体系，收获真正的全球化学习及科研体验。在上海学习期间，学生将受益于上海纽约大学提供的一流的科研环境，并在世界级研究平台上，参与各项发明、探索、培训、国际合作与创新。上海这座国际大都市亦将为学生提供无可比拟的生活学习经历。

如对上海纽约大学博士项目感兴趣, 欢迎邮件至shanghai.phd@nyu.edu咨询

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