神经功能可以在大脑中定位的观点——诸如言语、视觉和听觉等活动发生在固定位置，并借助专门的神经回路——一直是神经科学的主要驱动思想之一。较少受到重视的伴随概念是，大脑的力量，其灵活性和协调性的关键，不仅在于这些专门处理中心的能力，还在于它们之间的连接。正如颅相学家在几个世纪前提出的那样，仅仅为大脑的每个活动设立专门的功能岛是不够的。对于现代神经科学家来说，整个故事不仅在于大脑的分隔，还在于其通信。
然而，现代神经科学技术常常以牺牲通信为代价来关注定位。例如，诸如功能性磁共振成像等全脑成像技术，使研究人员能够了解大脑的哪些区域在特定行为期间更加活跃。但是，研究行为期间大脑功能的最直接技术——测量单个神经元的电活动——通常侧重于大脑内的特定位置。这不仅是因为在多个大脑区域同时记录所带来的技术挑战令人生畏，而且还因为许多区域仍然知之甚少，而其他区域经常与大脑的其他部分共享如此多的连接，以至于它们似乎参与所有事情。大多数时候，所涉及的神经回路足够复杂，以至于神经科学家只是试图了解特定大脑区域在行为中起什么作用（如果有的话）；尝试将它们之间的通信考虑在内，大多数假设都变得过于复杂而无法直接测试。实际上，研究大脑内部的信息流动变得有点像接入一个巨大的网络交换机：不断有信息流过，但是如果没有巧妙的实验，几乎不可能知道这些信息要去哪里或如何被使用。不幸的是，这些正是神经科学家认为对理解人类最复杂的行为之一至关重要的问题：我们如何做出决定。
倾听交叉对话
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尽管存在这些障碍，纽约大学的Bijan Pesaran和加州理工学院的合作者最近成功地完成了这种协调的窃听，这项实验旨在捕捉决策过程中大脑两个专门区域之间的交叉对话。他们的研究发表在《自然》杂志上，重点关注参与规划伸展运动的两个关键区域：额叶皮层中的背侧前运动区（PMd）和顶叶皮层中的顶叶伸展区（PRR），之前的研究表明，这两个区域通过在大脑中来回延伸的神经元集合直接连接。该计划是在动物伸出手触摸计算机屏幕时同时从两个区域进行记录，并寻找随着决策环境的变化，它们之间电流量的协调性。
他们采用的任务非常简单：他们训练了两只猴子从计算机屏幕上同时呈现的三个提示中进行选择，并在其中搜索产生奖励的提示。在一种情况下，所有形状都是圆形，猴子可以按任何顺序触摸它们，直到它们获得一滴果汁。在另一种情况下，每个提示的形状都不同，表明猴子必须选择目标的顺序（不按顺序选择形状将不会获得奖励）。在这两种情况下，猴子都必须进行移动。但是在第一种情况下，即自由搜索，科学家的直觉是，动物更积极地参与决策过程，因此更需要两个计划区域之间的协调。
实际上，当Pesaran和合作者检查两个区域中神经放电之间的相关性时，他们发现了这种活动。当猴子自由搜索奖励时，PMd和PRR中的放电比它们遵循固定搜索模式时更协调，这表明在自由选择条件下，两个区域比在强制顺序条件下共享更多的信息。显然，通过死记硬背执行的“不费脑子”的搜索模式导致两个区域之间的协调性降低。此外，对两个区域中活动相对时间的研究似乎表明，信息首先从PMd流向PRR，正如预期的那样，如果额叶区域PMd在决策中起着更主导作用。尽管如此，每个区域的放电都受到另一个区域活动的影响，这反驳了PMd只是“向下传递”供PRR执行的运动计划的想法。
一个思想网络
因此，如果诸如此类的决策最好被认为是分布在网络上，而不是定位于特定的大脑区域，那么我们离弄清大脑中的信息流动有多近？在某些方面，这个问题可以追溯到卡米洛·高尔基和圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔，他们在一个多世纪前开始了艰苦的描绘其连接解剖结构的过程。另一方面，诸如Pesaran及其同事的研究试图实时跟踪这种信息流，这提醒我们，一些最关键的问题对于基本系统仍然没有答案：大脑区域之间发送什么信息？它如何被编码和处理？这些互动如何随时间变化？
以这样的标准来衡量，决策神经科学可以说仍处于起步阶段。然而，随着研究的不断深入，大脑一些最引人入胜的秘密——其学习能力、想象能力、随意选择的能力——的关键，不仅会在其各个部分中找到，而且会在它们之间的连接中找到。
“思想问题”由乔纳·莱勒编辑，他是博客额叶皮层和书籍《普鲁斯特是一位神经科学家》的科学作家。