大脑疾病:病态行为源于错误的信念吗?

神经科学脑功能疾病贝叶斯模型

我们所经历的不仅仅是我们所听到的、看到的、闻到的、感觉到的和尝到的,而是我们对这些感官输入的解释,基于我们认为自己已经知道的东西。图片:在上面

一个很有前途的模型可以帮助理解神经和精神疾病,为病人提供个性化的治疗

——通过艾玛·邓肯

醒着的每一秒,我们的与我们五种感官的信息轰炸。它必须解释这些输入,以便我们了解我们周围发生的事情 - 然后以适当的方式响应。即使是最简单的响应涉及数百万个连接,并且计算众多不同的脑细胞。

科学家们现在已经很好地了解了单个神经元是如何工作的,但还没有发现它们是如何协同工作以维持健康的大脑功能的,以及大脑疾病和紊乱到底出了什么问题。一个新文章伦敦大学学院的顶级神经科学家评论一个有希望的人数学模型感谢你解决了这个问题。

建模脑功能

神经科学家首先通过观察绘制了大脑不同部分的功能脑损坏病人。虽然这种方法非常有价值,但它也有局限性。一个问题是脑细胞作为网络在大面积区域工作,这意味着大脑的一个部分受损可能会影响另一个区域的功能。

较新的互补方法是创建大脑执行的计算的数学模型,与可测量的行为相关。这些“脑功能的计算理论”可以帮助神经科学家了解神经元如何功能,以及模拟行为及其潜在的生理学。这些模型还允许神经科学家测试他们的假设。

“脑功能的计算理论对培养正式的疾病方法非常有帮助,特别是在精神病学研究”,卡尔教授弗里斯顿,该文章的作者之一,发表于雷竞技rebat人类神经科学前沿

先前信仰的作用

与同事一起大歌雷斯教授托马斯巴里斯弗里斯顿教授对使用贝叶斯推理的计算理论特别感兴趣。贝叶斯推理是一种基于先验知识计算概率和预测的数学方法。

“贝叶斯推论是结合我们对我们所知道的世界来构建环境的信息的过程,”Parr解释道。“至关重要的是,这意味着我们的经历不仅仅是我们所听到的,看见,嗅觉,感觉和品味,而是我们对这些的解释感觉输入基于我们相信我们已经知道的内容。“

在该模型中,大脑使用其现有信念来预测对感官数据的可能原因。在典型的例子中,想象一下,你看到一个人从后面看到一个长长的头发。你可能会推断这个人是女性,因为你的前经验告诉你,大多数长发的人都是女性。However, the brain also updates its prior beliefs if sensory inputs indicate the prediction is wrong: if you see the same person in the line to the men’s bathroom, then you will correct your initial assumption due to the unlikeliness of a girl being in this line.

异常感知和行为

在贝叶斯推理模型下,脑病和障碍可以被认为是推理过​​程中的错误。这可能是由于具有与现实不佳的异常事先信仰,或处理先前信仰中的问题。这种误差导致对感官输入原因的故障解释 - 这反过来导致病理感觉或行为。

其中一个例子就是截肢者从他们失去的肢体中感受到“幻觉”的感觉。

Parr说:“大脑可能认为肢体还在。”“因为缺失的肢体没有感官输入,它不能纠正这个假设,所以继续‘感觉’这个肢体。”

同样,错误地执行先前的信念可能会导致错误的积极推论,如幻觉和妄想。关于身体应该如何以及何时移动的异常信念也可能是运动障碍的基础,比如帕金森病了

在另一个例子中,一些研究人员认为自闭症可以在弱的先前信仰方面理解 - 由于自闭症的内后,自闭症的人依赖于当前的感官数据而不是过去的信仰来理解世界。这可以解释为什么自闭症的人常常对令人惊讶的刺激而不是神经型个体反应。

个体化医疗的前景

从理论上讲,任何神经心理学障碍都可以通过使患者行为在贝叶斯推理模型下的“最佳”出现“最佳”的现有信念的特征。这打开了令人兴奋的可能性个性化治疗对大脑疾病。

Parr说:“用异常的先验信念来描述神经心理障碍将允许对个体患者进行定量表型。”“这可以促进精准医疗。”

但首先,计算神经心理学仍然面临两个关键挑战。

Friston教授总结说:“我们需要确定大脑为了使行为最优化而必须持有的先验信念——我们需要确定这些先验信念的生物学基础。”


审查是10年的影响,开放的神经科学研究主题-收集来自世界顶级神经科学家的研究文章,展示一些最显著的进展在神经科学在过去十年以及当前的挑战和令人兴奋的新研究发展。

最初的评论:计算神经心理学和贝叶斯推理

通讯作者:托马斯巴里斯

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1评论脑疾病:病理行为源于错误的信念吗?

  1. 有趣的文章一如既往地阅读。谢谢!

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