灵长类大脑并行处理决策与置信度的神经机制：LIP神经元揭示同步证据积累过程

本研究为解决决策信心形成的神经机制问题，通过训练非人灵长类动物在感知决策任务中同步报告选择与置信度，结合行为建模与LIP区神经元记录，揭示了选择与信心通过并行而非串行证据积累过程实现，LIP神经元活动同时编码决策变量与置信度信号，为理解元认知的神经基础提供了重要证据。

在不确定环境下做出决策并评估其可靠性，是人类和动物适应复杂世界的关键能力。决策信心（decision confidence）作为元认知（metacognition）的核心组成部分，不仅影响学习效率和行为调整，还在序列决策、风险评估和社交互动中发挥重要作用。尽管近年来对决策神经机制的研究取得了显著进展，但信心形成的计算原理和神经基础仍存在激烈争论：信心究竟是在决策完成后通过额外证据积累产生的，还是与决策过程本身同步进行？

传统理论模型主要分为两大阵营：串行模型（serial models）认为先完成选择决策，再进行信心特有的证据积累；并行模型（parallel models）则主张选择与信心共享同一证据流且同时处理。先前的人类行为学和脑电图研究为并行处理提供了支持，但非人动物是否具备这种能力，以及其神经元群体如何实现并行计算，仍缺乏直接证据。本研究通过精巧的行为范式设计、计算建模和神经电生理记录，在非人灵长类动物中揭示了侧顶内沟区（lateral intraparietal area, LIP）神经元在决策与信心形成中的并行编码机制。

研究团队训练两只恒河猴执行一项创新的“决策中投注”（peri-decision wagering, peri-dw）任务。动物需要通过对随机点运动（random-dot motion, RDM）方向的判断，同时用单次眼动选择四个目标之一，分别代表左/右方向判断和髙/低置信度投注。任务设计通过奖励与惩罚机制（正确时高投注获得更多果汁奖励，错误时高投注面临时间惩罚）有效激发了动物的信心表达行为。

行为结果表明，动物的选择准确性、反应时间（reaction time, RT）和投注行为均随运动强度（motion strength）系统变化。高投注试次表现出更高的感知敏感性和更快的反应时间，且投注行为与反应时间呈负相关——这些经典心理物理学特征与人类信心行为高度一致。通过心理物理学核（psychophysical kernels）分析发现，早期和晚期运动证据均被用于信心判断，排除了一致的串行处理策略。此外，研究还观察到少量“改变主意”（change of mind, CoM）试次，即眼动轨迹中途修正选择或置信度，进一步支持了决策与信心可被同步修订的并行处理机制。

模型拟合比较显示，并行积累模型（parallel model）最能解释行为数据模式。该模型包含两个部分反相关的积累器（accumulators），分别对应两种运动方向，其活动状态同时决定选择结果（首先达到边界的积累器）和信心水平（失败积累器的活动映射为正确概率的log odds）。与串行模型（serial model）和混合模型（hybrid model）相比，并行模型唯一能够解释错误试次上信心随证据强度增加而升高的非经典“X模式”。

神经生理记录揭示了LIP神经元活动的并行编码特征。神经元活动在运动开始后约200毫秒开始同时预测选择方向和置信度，且选择与信心信号的分歧时间点无显著差异。种群解码分析表明，选择和解码器（choice decoder）与投注解码器（wager decoder）的神经决策变量（neural decision variable, DV）在时间上高度同步，仅在眼动发起前后出现轻微偏移。解码权重相关性分析提示LIP神经元群体中存在选择与信心信号的连续谱而非独立亚群，且两个解码向量在决策过程中保持近似正交，便于下游脑区独立读取。

研究进一步通过方差分析（VarCE）和自相关分析（CorCE）发现了积累过程的典型特征：活动方差随时间增加并在决策终止前崩溃，自相关模式符合标准积累过程而非延迟积累。这些特征在髙投注偏好和低投注偏好的神经元群体中同时存在，支持了并行处理架构。

关键技术方法包括：1）训练恒河猴执行结合方向判别与信心报告的peri-dw行为范式；2）采用32/128通道深阵列电极记录LIP区群体神经元活动；3）通过心理物理学核分析刺激证据的时间权重；4）构建并比较串行、并行与混合漂移扩散模型（drift-diffusion model, DDM）；5）开发种群解码器提取单试次神经DV信号；6）结合方差与自相关分析验证积累动力学特征。

Neural basis of concurrent deliberation toward a choice and confidence judgment

选择与信心判断并发处理的神经基础

LIP neurons show signatures of concurrent accumulation

LIP神经元显示并发积累特征

LIP神经元活动在运动刺激开始后200毫秒左右同时编码选择方向和置信度信息。偏好左侧目标的神经元群体（包括左-髙和左-低投注目标）在决策过程中显示出一致的ramping活动模式，且选择与信心信号的分歧时间点无显著差异。神经元活动的方差和自相关特征符合有界证据积累过程，而非延迟积累或纯运动准备信号。

Single-trial decoding reveals links between choice and confidence signals

单试次解码揭示选择与信心信号的关联

种群解码分析显示，选择解码器和投注解码器的预测准确率在时间上高度重叠，神经DV信号同步ramping。解码向量在决策期间保持近似正交，但在眼动发起附近出现轻微时序偏移。选择解码强度与投注解码概率在单试次层面显著相关，且该关联仅存在于对侧选择试次中，提示LIP神经元在编码“获胜”积累器时同时传递信心信息。

Model-free analyses reveal temporal overlap in choice and confidence computations

无模型分析显示选择与信心计算的时间重叠

心理物理学核分析表明，早期和晚期运动证据均被用于信心判断，排除了一致的串行处理策略。改变主意（CoM）试次的分析进一步显示，选择与信心均可在眼动启动后修正，支持了并行处理框架下决策结果的动态更新能力。

Model fitting supports parallel deliberation for choice and confidence

模型拟合支持选择与信心的并行处理

并行模型在行为数据拟合中表现最优，尤其能够解释错误试次上信心随证据强度增加而升高的现象。串行模型因强制引入决策后积累阶段，无法复现该行为模式。模型比较定量支持了选择与信心通过共享证据流的并行积累过程实现。

本研究通过行为建模、神经元记录和计算分析的一致证据，揭示了LIP脑区在决策与信心形成中的并行处理机制。结果表明灵长类大脑能够利用单一证据流同时服务两个计算目标——方向判断和信心评估，挑战了传统串行处理理论。LIP神经元活动不仅编码决策变量，还通过种群活动模式实时传递信心信息，为元认知的神经基础提供了新见解。该发现对理解层次决策、学习优化和脑机接口设计具有重要意义，并为临床元认知障碍的研究提供了新方向。