一项新研究发现了大脑对执行复杂程序的步骤顺序进行编码

尽管我们经常认为知识是“知道”(例如，知道巴黎是法国的首都)，但我们每个人也都知道许多由知道如何组成的程序，例如知道打结或开车的方法。现在，一项新研究发现了大脑程序，该程序对执行复杂程序的步骤顺序进行编码。在刚刚发表的《心理学》杂志上卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究人员找到了一种方法，可以找到解码各种打结所需的程序信息的方法，并能以足够的精度来确定正在计划或执行的打结。为了得出这个结论，Dr。罗伯特·梅森(Robert Mason)和马塞尔(Marcel)刚开始训练一组参与者打结七个不同的结，然后在他们想打结时扫描他们的大脑，或者当他们在MRI扫描仪中时实际上打结。主要发现是每个结都有独特的神经特征，因此研究人员可以从收集到的大脑图像序列中分辨出哪个结被绑住了。此外，在想象打结并计划打结时，神经签名非常相似。

Just博士指出：“打结是一种古老且经常执行的人类动作，是日常程序知识的缩影，使其成为调查的极佳目标。”

该研究项目由海军研究办公室资助。海军学员在外科手术过程中经常使用航海结，而海军医生则打结，而海军人员则需要掌握许多其他类型的程序技能。了解大脑如何学习和代表程序性任务是学习科学的重要组成部分。

研究人员使用的机器学习算法首先处理了试验中的功能磁共振成像数据，在该试验中，参与者在心理上打了一个像蝶形结或片状弯曲结之类的结，并了解了每个结与它们各自的神经特征之间的关联。

梅森博士说：“一旦我们确定了如何打结每个特定结的过程的神经表示形式，我们就能在他们开始系结之前预测它们将要结成哪个结。”这是可能的，因为我们有一个捆绑每个结的计划，一个在执行实际过程之前就被激活的计划。这一发现与之前的“大脑解码”研究不同的是，知道如何涉及特定的动作序列以过度执行在一段时间内，而不仅仅是知道这一点的静态快照。

1951年，哈佛大学的神经生理学家卡尔·拉什利(Karl Lashley)提出，像在乐器上弹奏曲调这样的复杂行为，需要的是过程中涉及的连续步骤之间的联系。他假设，这需要较高阶的心理结构或计划来组织步骤的顺序。这些新发现现在证实了这种程序的高级思维表征的存在，并且他们进一步确定了哪个程序是哪个程序。

识别过程的神经表示的能力可能对开发高效教导过程的教学技术以及开发将心理过程转换为机器人过程的脑机接口有用。