该研究的关键发现是，大脑在许多不同情况下使用同一组神经元进行表现反馈——无论是某人第一次尝试新任务，还是致力于完善特定技能。
“人类大脑的神奇之处部分在于它是如此灵活，”神经外科、神经病学和生物医学科学教授、神经科学与医学中心主任、神经科学董事会主席兼该研究资深作者Ueli Rutishauser博士说。“我们设计这项研究是为了解读大脑如何同时进行泛化和特化，这两者对于帮助我们追求目标都至关重要。”
表现监测是一种内部信号，一种自我生成的反馈，让人知道自己犯了错误。一个例子是某人意识到自己开过了本该转弯的路口。另一个例子是某人在谈话中说了些什么，话一出口就意识到刚才说的话不恰当。
“那种‘哎呀，糟糕’的时刻，那种‘Oops！’的时刻，就是表现监测在起作用，”西达赛奈Rutishauser实验室的博士后研究员、该研究的第一作者Zhongzheng Fu博士说。
这些信号通过将信息传递给大脑中调节情绪、记忆、计划和解决问题的区域，帮助改善未来的表现。表现监测还通过发出任务期间遇到多少冲突或困难的信号，帮助大脑调整其注意力。
“因此，一个‘Oops！’时刻可能会促使某人下次与朋友聊天时更加集中注意力，或者在下班回家的路上计划在商店停留，”Fu说。
为了观察表现监测的实际运作，研究人员记录了研究参与者内侧额叶皮层中单个神经元的活动。参与者是癫痫患者，作为治疗的一部分，他们的大脑中植入了电极以帮助定位癫痫发作的病灶。具体而言，这些患者的电极植入在内侧额叶皮层，这是一个已知在表现监测中起核心作用的大脑区域。
研究团队要求参与者进行两项常用的认知测试。
在Stroop任务中，该任务将阅读与颜色命名对立起来，参与者观看一种颜色的书写名称，例如“红色”，该名称以另一种颜色的墨水印刷，例如绿色，并被要求说出墨水的颜色而不是书写的单词。
“这会在大脑中产生冲突，”Rutishauser说。“你有几十年的阅读训练，但现在你的目标是抑制这种阅读习惯，说出书写单词的墨水颜色。”
在另一项任务，即涉及识别数字的多源干扰任务（MSIT）中，参与者在屏幕上看到三个数字，两个相同，另一个独特——例如1-2-2。受试者的任务是按下与独特数字相关联的按钮——在这个例子中是“1”——并抵制按下“2”的倾向，因为该数字出现了两次。
“这两项任务是对自我监测如何在不同认知领域的不同场景中被调动的一次有力测试，”Fu说。
结构化的反应
当受试者执行这些任务时，研究人员注意到有两种不同类型的神经元在工作。“错误”神经元在犯错后强烈放电，而“冲突”神经元则根据受试者刚刚执行的任务难度做出反应而放电。
“当我们观察到这个大脑区域神经元的活动时，令我们惊讶的是，它们中的大多数只在决定或行动完成后才变得活跃。这表明这个大脑区域在事后评估决定方面发挥作用，而不是做出决定。”
表现监测有两种类型：领域一般性和领域特异性。领域一般性表现监测告诉我们出了问题，并且可以检测任何类型任务中的错误——无论是某人开车、应对社交场合还是第一次玩Wordle。这使他们能够在很少指导的情况下执行新任务，这是机器无法做到的。
“机器可以被训练得非常擅长做一件事，”Fu说。“你可以制造一个机器人来翻转汉堡包，但它无法将这些技能适应于煎饺子。人类由于拥有领域一般性表现监测，可以做到这一点。”
领域特异性表现监测告诉犯错的人出了什么问题，检测具体的错误——比如他们错过了转弯、说了不恰当的话或在拼图中选错了字母。这是人们完善个人技能的一种方式。
令人惊讶的是，发出领域一般性和领域特异性信息的神经元在内侧额叶皮层中是混合在一起的。
“我们过去认为大脑中有部分区域专门负责领域一般性表现监测，而其他区域只负责领域特异性表现监测，”Rutishauser说。“我们的研究现在表明事实并非如此。我们已经了解到，同一组神经元既可以进行领域一般性表现监测，也可以进行领域特异性表现监测。当你‘聆听’这些神经元时，你可以同时读出这两种类型的信息。”
Rutishauser说，要理解大脑其他区域如何解读这些信号，将神经元想象成管弦乐队中的音乐家会有所帮助。
“如果他们随意演奏，听众——在这个例子中是接收信号的大脑区域——只会听到一组混乱的音符，”Rutishauser说。“但如果他们演奏一首编排好的乐曲，即使有这么多乐器——或表现监测神经元——同时演奏，也有可能JianCe地听到各种旋律和和声。”
然而，Rutishauser说，这种信号过多或过少都会导致问题。
过度活跃的表现监测可能表现为强迫症，导致一个人强迫性地检查不存在的错误。另一个极端是精神分裂症，表现监测可能活跃不足，以至于一个人察觉不到错误或其言语或行为的不恰当性。
“我们相信我们获得的机制知识对于完善这些破坏性精神疾病的治疗至关重要，”Rutishauser说。
研究团队还包括西达赛奈癫痫项目主任Jeffrey Chung医学博士；神经病学助理教授Chrystal Reed医学博士、哲学博士；神经外科教授兼功能性神经外科项目主任Adam Mamelak医学博士；加州理工学院心理学、神经科学和生物学教授Ralph Adolphs博士；以及研究助理Danielle Beam。
该研究得到了BRAIN计划拨款U01NS117839、国家心理健康研究所拨款R01MH110831和P50MH094258以及国家科学基金会拨款BCS-1554105的支持。