心理物理学突破提出了对200年之久的神经科学之谜的答案
几个世纪以来,人们将思维的精神世界和物理世界视为完全不同的事物。虽然可以通过数学方法测量并最终预测无生命物体的运动,但在意志的控制下,生物的运动(其行为)似乎是由不同的力所决定的。
大约200年前,德国医师恩斯特·海因里希·韦伯(Ernst Heinrich Weber)进行了看似无害的观察,从而催生了心理物理学学科-与世界上的物理刺激有关的科学,以及它们在受试者脑中引起的感觉。韦伯让受试者说两个稍有不同的权重中的哪个较重。从这些实验中,他发现受试者做出正确选择的可能性仅取决于权重之间的比率。
例如,如果受试者在比较1公斤的重量和1.1公斤的重量时,正确的时间是75%,那么在比较2公斤和2.2公斤的两个重量时,受试者的正确率是75%-或者,通常,任何一对砝码中的一个砝码比另一个砝码重10%。这个简单而精确的规则为数学“定律”量化行为打开了大门。
此后,韦伯的观察已被推广到许多动物物种的所有感官形态,从而形成了如今被称为韦伯定律的东西。它是心理物理学中最古老,最牢固的法律。心理物理定律描述了精确的知觉规则,因此很重要,因为它们可以用来获取关于大脑过程的行为的数学解释,就像天空中行星的精确运动模式对于理解引力有用。
这些年来,已经为韦伯定律提出了许多解释。尽管他们都可以解释韦伯的发现,但并未找到任何实验测试来确定哪种模型正确。因此,关于韦伯定律的数学解释之谜仍未解决。
现在,葡萄牙里斯本尚帕里莫德未知中心的一组研究人员发现,韦伯定律可以描述为一种新的心理规则的结果,该规则涉及做出选择的时间,而不仅仅是做出选择的结果。决定。研究小组表明,这一新规则足以得出描述韦伯定律背后认知过程的独特而准确的数学模型。在科学杂志《自然神经科学》上发表的一篇文章中描述了他们的结果。
时间是关键
在这项新研究中,负责这项研究的首席研究员阿方索·雷纳特(Alfonso Renart)和他的团队训练了老鼠,以区分强度稍有不同的两种声音。他们制造了特别适合老鼠头部的微型耳机,并使用它们同时将声音传送到两只耳朵。
在每次试验中,两个扬声器之一的声音会稍大一些,老鼠的工作是通过将声音指向相应的一侧来报告哪个扬声器发出了较大的声音。文章的共同作者之一何塞·帕多·瓦克斯奎斯解释说:“这种行为对于老鼠是很自然的,因为它们像我们一样将头部对准声音的来源。”只要决定需要,老鼠就可以体验声音。因此,每次尝试都提供了选择和决策时间。
Pardo-Vazquez说:“我们的实验证实了动物的行为符合韦伯定律”。“他们分辨两种声音中哪个声音更大的能力仅取决于声音强度之间的比率。如果老鼠必须比较柔和演奏的两种声音的强度,则其准确性与一对声音的准确性一样好。只要两对具有相同的强度比,声音就会大声播放。”