Online Movements Reflect Ongoing Deliberation

在線動(dòng)作反映實(shí)時(shí)決策過(guò)程

https://www.jneurosci.org/content/jneuro/45/31/e1913242025.full.pdf

從穿行于擁擠的走廊到滑下險(xiǎn)峻的山坡，人類在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷地進(jìn)行決策。 既往富有洞察力的研究讓我們得以窺見(jiàn)運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻的決策斟酌過(guò)程。 然而，在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始之后且最終決策形成之前，持續(xù)的斟酌過(guò)程是否能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)，目前尚不清楚。 本研究驗(yàn)證了這樣一個(gè)觀點(diǎn)：在決策形成之前，持續(xù)的斟酌過(guò)程會(huì)不斷影響運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從而調(diào)控實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)。 我們通過(guò)讓不同性別的受試者觀察移入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)的標(biāo)記物，來(lái)操縱決策斟酌過(guò)程。 結(jié)果支持了我們的假設(shè)，我們發(fā)現(xiàn)在決策形成之前，手部的橫向運(yùn)動(dòng)反映了斟酌過(guò)程。 我們還發(fā)現(xiàn)，一種賦予后期證據(jù)更高權(quán)重的決策緊迫性信號(hào)，對(duì)于預(yù)測(cè)決策至關(guān)重要，并為解釋既往的運(yùn)動(dòng)行為提供了新的視角。 我們的范式使得持續(xù)的斟酌過(guò)程能夠通過(guò)運(yùn)動(dòng)得以顯現(xiàn)，為理解決策與行動(dòng)之間的相互作用提供了一個(gè)強(qiáng)有力的新窗口。

引言

當(dāng)面對(duì)甜糖果或巧克力的選項(xiàng)時(shí)，在我們最終做出決定之前，我們的手可能會(huì)在這兩個(gè)誘人的選項(xiàng)上來(lái)回移動(dòng)。在這個(gè)例子中，我們的實(shí)時(shí)手部運(yùn)動(dòng)似乎提供了決策之前持續(xù)斟酌過(guò)程的讀出。在過(guò)去的二十年里，行為學(xué)（Chapman et al., 2010a; Gallivan and Chapman, 2014; Wong and Haith, 2017; Alhussein and Smith, 2021）和神經(jīng)學(xué)（Cisek and Kalaska, 2005; Dekleva et al., 2018）發(fā)現(xiàn)都支持斟酌與運(yùn)動(dòng)規(guī)劃交織在一起的觀點(diǎn)。然而，尚未表明持續(xù)的斟酌過(guò)程——在決策之前——是在實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行過(guò)程中體現(xiàn)出來(lái)的。

過(guò)去的工作有助于闡明運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與決策之間的相互作用。在“知前即動(dòng)”（go-before-you-know）范式中，參與者被要求發(fā)起朝向多個(gè)潛在正確目標(biāo)的伸手運(yùn)動(dòng)（Spivey et al., 2005; Hudson et al., 2007; Chapman et al., 2010a; Gallivan and Chapman, 2014; Wong and Haith, 2017; Alhussein and Smith, 2021）。在運(yùn)動(dòng)起始時(shí)，參與者將他們的伸手動(dòng)作發(fā)起于潛在正確目標(biāo)之間或直接朝向它們。這些初始運(yùn)動(dòng)反映了斟酌過(guò)程的先驗(yàn)，例如每個(gè)潛在目標(biāo)概率的表征和運(yùn)動(dòng)速度約束，這些是在運(yùn)動(dòng)起始前的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃期間已知的。然后在伸手期間通過(guò)證據(jù)的突然且離散的變化（例如，目標(biāo)顏色、語(yǔ)音輸入等）指示正確目標(biāo)，參與者通常會(huì)立即選擇并迅速重新定向他們的運(yùn)動(dòng)朝向其中一個(gè)目標(biāo)。在一個(gè)不同的范式中，人類同樣被顯示會(huì)通過(guò)在初始伸手朝向另一個(gè)目標(biāo)之后，將他們的運(yùn)動(dòng)迅速重新定向朝向一個(gè)目標(biāo)（Resulaj et al., 2009），來(lái)做出“改變主意”。這些快速的運(yùn)動(dòng)重新定向是基于伸手前提供的證據(jù)，展示了延遲的處理時(shí)間，并被解釋為反映了第二次決策?？焖俚倪\(yùn)動(dòng)重新定向?qū)⒎从匙罱K決策，但會(huì)掩蓋短暫的斟酌及其對(duì)運(yùn)動(dòng)的潛在影響。這些研究共同提供了關(guān)于斟酌先驗(yàn)如何影響運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和伸手過(guò)程中決策時(shí)機(jī)的重要見(jiàn)解，但尚未表明持續(xù)且正在進(jìn)行的斟酌過(guò)程直接影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。

感知決策研究操縱不確定且連續(xù)的證據(jù)，例如點(diǎn)（Britten et al., 1992; Shadlen and Newsome, 2001; Ratcliff and McKoon, 2008; Winkel et al., 2014）或標(biāo)記物（Cisek et al., 2009; Thura et al., 2012; Thura and Cisek, 2014）隨時(shí)間向或進(jìn)入潛在目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，以影響更延長(zhǎng)的斟酌和隨后的決策。大量工作表明，在斟酌期間，人類和動(dòng)物隨時(shí)間積累（整合）證據(jù)以做出決策（Ratcliff, 1978; Shadlen and Newsome, 2001; Usher and McClelland, 2001; Roitman and Shadlen, 2002; Mazurek et al., 2003; Bogacz et al., 2006; Lokesh et al., 2022）。另一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)理論是，隨時(shí)間增加的緊迫性信號(hào)與證據(jù)相乘以導(dǎo)致決策（Cisek et al., 2009; Thura et al., 2012; Thura and Cisek, 2014; Lokesh et al., 2022; Fievez et al., 2023）。感知決策任務(wù)的一個(gè)特征是，在斟酌期間沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，做出決策，隨后有一個(gè)運(yùn)動(dòng)來(lái)指示選擇。因此，即使存在延長(zhǎng)的斟酌，它也沒(méi)有機(jī)會(huì)通過(guò)運(yùn)動(dòng)表達(dá)出來(lái)。

以前的研究共同提供了重要的見(jiàn)解，但不是關(guān)于持續(xù)且正在進(jìn)行的斟酌過(guò)程如何直接影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。這項(xiàng)工作的目標(biāo)是闡明斟酌過(guò)程是否在決策之前影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。為了調(diào)查此事，我們開(kāi)發(fā)了一種新穎的范式，允許在決策之前通過(guò)運(yùn)動(dòng)表達(dá)持續(xù)的斟酌。在三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我們?cè)试S運(yùn)動(dòng)，同時(shí)以 15 個(gè)跳入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)的標(biāo)記物（Cisek et al., 2009）的形式提供不確定且連續(xù)的證據(jù)。在實(shí)驗(yàn) 1 中，我們?cè)谧藙?shì)保持期間向參與者提供證據(jù)，以測(cè)試持續(xù)的斟酌是否能在決策之前引發(fā)運(yùn)動(dòng)起始并隨后影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn) 2 中，我們?cè)谶\(yùn)動(dòng)起始后向參與者提供證據(jù)，此時(shí)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)活躍參與，以確定持續(xù)的斟酌是否能在決策之前影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。在實(shí)驗(yàn) 3 中，我們復(fù)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn) 2 的結(jié)果，同時(shí)額外測(cè)試了緊迫性對(duì)斟酌的作用。對(duì)于所有實(shí)驗(yàn)，我們預(yù)測(cè)橫向手部運(yùn)動(dòng)將反映斟酌過(guò)程，在運(yùn)動(dòng)起始之后且決策之前。使用考慮緊迫性的決策和運(yùn)動(dòng)模型，我們能夠復(fù)現(xiàn)以前關(guān)于具有多個(gè)潛在目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的工作（Wong and Haith, 2017）。這些作者解釋他們的結(jié)果反映了單一靈活的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，而不是平行運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的平均。通過(guò)考慮緊迫性，我們提供了一個(gè)替代視角，該視角與單一靈活的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃或平行運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的平均均兼容?？偟膩?lái)說(shuō)，我們的發(fā)現(xiàn)表明，包括緊迫性在內(nèi)的持續(xù)斟酌，直接影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。

方法

參與者我們總共在三個(gè)實(shí)驗(yàn)中收集了 51 名不同性別的參與者。17 名個(gè)體（24.8 ± 2.37 歲）參與了實(shí)驗(yàn) 1，17 名個(gè)體（21.4 ± 1.76 歲）參與了實(shí)驗(yàn) 2，17 名個(gè)體（23.2 ± 2.93 歲）參與了實(shí)驗(yàn) 3。參與者報(bào)告其無(wú)肌肉骨骼或神經(jīng)肌肉障礙。所有參與者均提供知情同意書(shū)以參與實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)程序獲得了特拉華大學(xué)機(jī)構(gòu)審查委員會(huì)的批準(zhǔn)。參與者獲得 10 美元補(bǔ)償。

設(shè)備 在所有三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，參與者用其優(yōu)勢(shì)手抓握機(jī)器人操作裝置的把手（圖 1A；KINARM, BKIN Technologies），以在水平面上執(zhí)行伸手運(yùn)動(dòng)。參與者用非優(yōu)勢(shì)手握持一個(gè)手部觸發(fā)器。半鍍銀鏡將圖像（起始位置、左右目標(biāo)、標(biāo)記物）從 LCD 屏幕投影到運(yùn)動(dòng)的水平面上。為評(píng)估肌肉活動(dòng)，我們使用雙極表面電極（單差分電極，Trigno System, Delsys）從非優(yōu)勢(shì)手的拇短屈肌記錄肌電圖（EMG）信號(hào)。為獲得估計(jì)的決策時(shí)間，電壓信號(hào)指示拇指按下手部觸發(fā)器的時(shí)刻。運(yùn)動(dòng)學(xué)、EMG 和手部觸發(fā)器數(shù)據(jù)以 1,000 Hz 采樣率記錄，并離線存儲(chǔ)用于數(shù)據(jù)分析。

流程一般任務(wù)流程。對(duì)于每個(gè)試次，參與者視覺(jué)上呈現(xiàn)一個(gè)白色起始位置（直徑 2 厘米）和兩個(gè)目標(biāo)（直徑 5 厘米）。左右目標(biāo)分別位于起始位置左側(cè)和右側(cè) 20 厘米處（圖 1A）。黃色光標(biāo)（直徑 1 厘米）提供其手部位置的實(shí)時(shí)反饋。參與者被指示將其光標(biāo)移入起始位置。在起始位置保持光標(biāo) 400 毫秒后，參與者聽(tīng)到一聲提示音，隨后 15 個(gè)黃色標(biāo)記物出現(xiàn)在左右目標(biāo)之間。在試次起始時(shí)（0 毫秒），標(biāo)記物以 160 毫秒的時(shí)間間隔從中心跳入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)（Cisek et al., 2009；圖 1C）。參與者必須在 2,400 毫秒之前做出決策，這對(duì)應(yīng)于最后一個(gè)標(biāo)記物移入其中一個(gè)目標(biāo)。一旦他們確信哪個(gè)目標(biāo)最終會(huì)擁有最多的標(biāo)記物，他們被指示同時(shí)（i）用非優(yōu)勢(shì)手按下觸發(fā)器，以及（ii）朝向并擊中所選目標(biāo)。一旦參與者按下手部觸發(fā)器，剩余標(biāo)記物的運(yùn)動(dòng)對(duì)參與者不可見(jiàn)，以防止他們根據(jù)后期證據(jù)改變決策。手部觸發(fā)器對(duì)于區(qū)分由斟酌或決策引起的運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要。如果參與者選擇了正確的目標(biāo)，他們會(huì)聽(tīng)到悅耳的叮聲，且所選目標(biāo)變?yōu)樗{(lán)色。如果參與者選擇了錯(cuò)誤的目標(biāo)，他們會(huì)聽(tīng)到刺耳的蜂鳴聲，且所選目標(biāo)變?yōu)榧t色。當(dāng)參與者未在試次開(kāi)始后 2,400 毫秒內(nèi)按下手部觸發(fā)器和/或進(jìn)入目標(biāo)時(shí)，兩個(gè)目標(biāo)都會(huì)變?yōu)榧t色。此外，參與者未知的是，該試次將在實(shí)驗(yàn)后期重復(fù)進(jìn)行。

實(shí)驗(yàn) 1 任務(wù)流程。實(shí)驗(yàn) 1 的目標(biāo)是確定當(dāng)證據(jù)在姿勢(shì)保持期間啟動(dòng)時(shí)，持續(xù)的斟酌是否能在最終決策之前引發(fā)并隨后影響運(yùn)動(dòng)。目標(biāo)直接位于起始位置的左側(cè)和右側(cè)（圖 1A）。參與者在決策前未收到關(guān)于其運(yùn)動(dòng)的任何指示，并且在開(kāi)始試次后可以自由移動(dòng)。 參與者在起始位置等待 400 毫秒。在此等待期后，試次起始（0 毫秒）以提示音指示。標(biāo)記物以 160 毫秒的間隔逐一移入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)?？傆?jì)，參與者在主實(shí)驗(yàn)中經(jīng)歷了 216 個(gè)試次。我們使用了偏向性、偽隨機(jī)、晚期和空標(biāo)記物模式（圖 S1）。

我們主要關(guān)注偏向性標(biāo)記物模式，因?yàn)槲覀儑?yán)格控制了標(biāo)記物的運(yùn)動(dòng)，從而控制了所經(jīng)歷的不確定且連續(xù)的證據(jù)。在偏向性標(biāo)記物模式中，前三個(gè)標(biāo)記物單獨(dú)移入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)（即左偏或右偏），接下來(lái)的三個(gè)標(biāo)記物單獨(dú)移入相反的目標(biāo)，其余標(biāo)記物以 80% 的概率移入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)（即左目標(biāo)或右目標(biāo)；圖 2A–D）。在這些偏向性標(biāo)記物模式中，我們包含了左偏或右偏與左目標(biāo)或右目標(biāo)的四種組合。每種偏向性標(biāo)記物模式呈現(xiàn) 12 次，總共產(chǎn)生 48 個(gè)偏向性標(biāo)記物模式。偏向性標(biāo)記物模式使我們能夠探究受控的證據(jù)模式如何影響斟酌，進(jìn)而影響運(yùn)動(dòng)。

我們還有偽隨機(jī)標(biāo)記物模式，其中每個(gè)標(biāo)記物移入左目標(biāo)的概率相同。我們?cè)O(shè)置了 20%、35%、50%、65% 或 80% 概率的偽隨機(jī)標(biāo)記物模式。每種偽隨機(jī)標(biāo)記物模式呈現(xiàn) 12 次，但 50% 條件呈現(xiàn) 24 次，總共產(chǎn)生 72 個(gè)偽隨機(jī)標(biāo)記物模式。此外，我們還有空標(biāo)記物模式（24 個(gè)試次）、晚期標(biāo)記物模式（48 個(gè)試次）和晚期空標(biāo)記物模式（24 個(gè)試次）。類似于 Cisek 等人（2009）使用的模糊標(biāo)記物模式，空偏向性標(biāo)記物模式在試次開(kāi)始部分的凈標(biāo)記物運(yùn)動(dòng)接近于零。

實(shí)驗(yàn) 2 任務(wù)流程。實(shí)驗(yàn) 2 的目標(biāo)是確定在運(yùn)動(dòng)起始后、當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)活躍參與時(shí)，持續(xù)的斟酌是否能在最終決策之前反映在運(yùn)動(dòng)中。在實(shí)驗(yàn) 2 中，目標(biāo)位于起始位置前方 30 厘米、左側(cè)和右側(cè)各 20 厘米處（圖 1B）。參與者在起始位置等待 400 毫秒，之后聽(tīng)到提示音。提示音指示參與者可以離開(kāi)起始位置。一旦參與者離開(kāi)起始位置，試次起始（0 毫秒）發(fā)生。標(biāo)記物直到試次起始才開(kāi)始移動(dòng)。類似于其他人（Wong and Haith, 2017; Alhussein and Smith, 2021），參與者被指示在離開(kāi)起始位置后不要停止向前移動(dòng)。實(shí)驗(yàn) 2 使用了與實(shí)驗(yàn) 1 相同的標(biāo)記物模式。

實(shí)驗(yàn) 3 任務(wù)流程。實(shí)驗(yàn) 3 的目標(biāo)是復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn) 2 中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，同時(shí)闡明證據(jù)積累或緊迫性對(duì)斟酌及隨之而來(lái)的運(yùn)動(dòng)的作用。實(shí)驗(yàn)設(shè)置與實(shí)驗(yàn) 2 相同，除了特定的標(biāo)記物模式（圖 S1）。參與者總共經(jīng)歷了 336 個(gè)試次。試次包括慢速率偏向性（圖 2E–H）、快速率偏向性（圖 2I–L）、偽隨機(jī)、晚期和空標(biāo)記物模式。

在本實(shí)驗(yàn)中，我們主要關(guān)注慢速率和快速率偏向性標(biāo)記物模式，因?yàn)槲覀儑?yán)格控制了它們的運(yùn)動(dòng)并經(jīng)歷了不確定且連續(xù)的證據(jù)。此外，根據(jù)人類如何積累證據(jù)和/或在斟酌期間依賴緊迫性，慢速率和快速率標(biāo)記物模式會(huì)導(dǎo)致獨(dú)特的決策時(shí)間。在慢速率偏向性標(biāo)記物模式中，前四個(gè)標(biāo)記物單獨(dú)移入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)（即左偏或右偏），接下來(lái)的四個(gè)標(biāo)記物單獨(dú)移入相反的目標(biāo)，其余標(biāo)記物以 80% 的概率移入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)（即左目標(biāo)或右目標(biāo)；圖 2E–H）。在快速率偏向性標(biāo)記物模式中，前四個(gè)標(biāo)記物同時(shí)移入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)（即左偏或右偏），接下來(lái)的四個(gè)標(biāo)記物單獨(dú)移入相反的目標(biāo)，其余標(biāo)記物以 80% 的概率移入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)（即左目標(biāo)或右目標(biāo)；圖 2I–L）。對(duì)于這些偏向性標(biāo)記物模式，我們包含了快速率或慢速率、左偏或右偏、以及左目標(biāo)或右目標(biāo)的八種組合。每種偏向性標(biāo)記物模式呈現(xiàn) 12 次，總共產(chǎn)生 96 個(gè)偏向性標(biāo)記物模式。

偽隨機(jī)標(biāo)記物模式與實(shí)驗(yàn) 1 和 2 相同（圖 S1）。類似于實(shí)驗(yàn) 1 和 2，我們也有晚期和空標(biāo)記物模式。

反應(yīng)時(shí)任務(wù)。在進(jìn)行上述任何實(shí)驗(yàn)之前，參與者執(zhí)行反應(yīng)時(shí)任務(wù)以確定做出和指示決策所涉及的感官和運(yùn)動(dòng)延遲。在反應(yīng)時(shí)任務(wù)中，目標(biāo)位置與相應(yīng)的主實(shí)驗(yàn)相同（如上所述實(shí)驗(yàn)任務(wù)流程中描述）。反應(yīng)時(shí)任務(wù)使用與相應(yīng)實(shí)驗(yàn)相同的試次起始。在試次起始時(shí)（0 毫秒），所有 15 個(gè)標(biāo)記物跳入左側(cè)或右側(cè)目標(biāo)。參與者被指示盡可能快地選擇所有標(biāo)記物跳入的目標(biāo)。同樣，參與者通過(guò)按下手部觸發(fā)器并將光標(biāo)移入其選擇的目標(biāo)來(lái)指示他們的決策。參與者在反應(yīng)時(shí)范式中執(zhí)行至少 20 個(gè)熟悉化試次，以熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)置。在熟悉化試次之后，參與者執(zhí)行 24 個(gè)反應(yīng)時(shí)試次。有 12 個(gè)左側(cè)反應(yīng)時(shí)試次和 12 個(gè)右側(cè)反應(yīng)時(shí)試次，以隨機(jī)交錯(cuò)順序呈現(xiàn)。

數(shù)據(jù)分析

估計(jì)決策時(shí)間。對(duì)于每個(gè)試次，當(dāng)手部觸發(fā)器的電壓超過(guò) 3 V 時(shí)確定觸發(fā)器時(shí)間。我們?cè)诿總€(gè)試次上找到估計(jì)的決策時(shí)間，以確定決策何時(shí)獨(dú)立于伸手運(yùn)動(dòng)而做出。我們使用參與者的反應(yīng)時(shí)試次來(lái)估計(jì)每個(gè)參與者的神經(jīng) + 機(jī)械延遲。對(duì)于每個(gè)試次的每塊肌肉，我們減去所有反應(yīng)時(shí)試次的全局平均肌肉活動(dòng)。拇短屈肌肌肉活動(dòng)經(jīng)過(guò)全波整流，然后進(jìn)行雙程、六階、低通（20 Hz）和巴特沃斯濾波。我們使用雙閾值法確定 EMG 起始時(shí)間，給定臨界幅度閾值和 10 毫秒時(shí)間閾值（Walter, 1984）。我們將臨界幅度閾值定義為所有試次中試次起始前 400 毫秒內(nèi)拇短屈肌肌肉活動(dòng)的平均值加三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。當(dāng) EMG 活動(dòng)上升并在 10 毫秒內(nèi)保持在臨界幅度閾值以上時(shí)，確定 EMG 起始時(shí)間。使用雙閾值法計(jì)算起始時(shí)間，并通過(guò)人工檢查每個(gè)反應(yīng)時(shí)試次進(jìn)行驗(yàn)證（圖 S2A, B）。我們發(fā)現(xiàn)了每個(gè)受試者反應(yīng)時(shí)試次中觸發(fā)器時(shí)間和 EMG 起始時(shí)間之間的平均差異（圖 S2C）。每個(gè)參與者的神經(jīng) + 機(jī)械延遲定義為觸發(fā)器時(shí)間和 EMG 起始時(shí)間之間的平均差異加上 20 毫秒的神經(jīng)傳導(dǎo)延遲（Jo and Perez, 2019）。我們計(jì)算主實(shí)驗(yàn)中每個(gè)試次的估計(jì)決策時(shí)間為觸發(fā)器時(shí)間減去神經(jīng) + 機(jī)械延遲（圖 S2D）。

運(yùn)動(dòng)分析

手部位置數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)字雙程、二階、低通（20 Hz 截止頻率）和巴特沃斯濾波。我們的主要焦點(diǎn)是確定斟酌過(guò)程是否在最終決策之前影響運(yùn)動(dòng)。我們關(guān)注在最終決策和隨后動(dòng)作影響之前的運(yùn)動(dòng)。為此，我們觀察了估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置（圖 2）。

統(tǒng)計(jì)分析

所有統(tǒng)計(jì)分析均在 Python 3.8.5 中執(zhí)行。我們使用重復(fù)測(cè)量方差分析（rmANOVA）作為每個(gè)因變量的總體檢驗(yàn)。我們主要關(guān)注偏向性標(biāo)記物模式的估計(jì)決策時(shí)間、估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置以及選擇率指標(biāo)。在實(shí)驗(yàn) 1 和 2 中，我們使用 2（偏向：左或右）× 2（目標(biāo)：左或右）rmANOVA 來(lái)分析決策時(shí)間、估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置和選擇率。在實(shí)驗(yàn) 3 中，我們使用 2（速率：快或慢）× 2（偏向：左或右）× 2（目標(biāo)：左或右）rmANOVA 來(lái)分析決策時(shí)間和選擇率。對(duì)于估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置，我們分別對(duì)快速偏向模式和慢速偏向模式進(jìn)行了獨(dú)立的 2（偏向：左或右）× 2（目標(biāo)：左或右）rmANOVA 分析。此處我們使用獨(dú)立的 rmANOVA，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)慢速率和快速率偏向性標(biāo)記物模式之間的決策時(shí)間存在顯著差異。對(duì)于實(shí)驗(yàn) 1、2 和 3，我們也關(guān)注偽隨機(jī)標(biāo)記物模式，并使用單因素 rmANOVA（左目標(biāo)概率：20%、35%、50%、65% 和 80%）來(lái)分析估計(jì)決策時(shí)間、估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置和選擇率。對(duì)于所有實(shí)驗(yàn)，我們進(jìn)行了非參數(shù) Bootstrap 假設(shè)檢驗(yàn)以進(jìn)行均值比較（n = 1,000,000; Gribble and Scott, 2002; Cashaback et al., 2015, 2017a,b, 2019; Coltman et al., 2019; Calalo et al., 2023; Roth et al., 2023）。使用 Holm–Bonferroni 校正來(lái)控制 I 類錯(cuò)誤。我們?yōu)樗芯当容^計(jì)算了通用語(yǔ)言效應(yīng)量（McGraw and Wong, 1992; Calalo et al., 2023）。統(tǒng)計(jì)顯著性設(shè)定為 p < 0.05。

結(jié)果

個(gè)體運(yùn)動(dòng)行為 我們主要關(guān)注估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置。估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置提供了對(duì)持續(xù)斟酌過(guò)程影響運(yùn)動(dòng)的一種度量。換句話說(shuō)，估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置排除了由最終決策及隨后動(dòng)作導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)。估計(jì)決策時(shí)間是通過(guò)從每個(gè)試次的觸發(fā)器時(shí)間中減去神經(jīng)加機(jī)械延遲來(lái)計(jì)算的（圖 3A, B）。

在實(shí)驗(yàn) 1、2 和 3 中，參與者平均（±1 SD）的神經(jīng) + 機(jī)械延遲分別為 184.2 (±17.6) ms、186.4 (±23.5) ms 和 196.7 (±18.0) ms。我們發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn) 1、2 和 3 的偏向性標(biāo)記物模式中，估計(jì)決策時(shí)間與峰值切向加速度時(shí)間 strongly correlated（強(qiáng)相關(guān)）（圖 S2E–G）。我們檢查了估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置，以便在不同條件之間進(jìn)行比較（圖 3C）。

圖 4 展示了各實(shí)驗(yàn)中代表性個(gè)體的結(jié)果。在實(shí)驗(yàn) 1 中，該參與者未在其估計(jì)決策時(shí)間之前發(fā)起橫向運(yùn)動(dòng)（圖 4A–D）。在實(shí)驗(yàn) 2 中，該參與者在估計(jì)決策時(shí)間之前顯示出與標(biāo)記物偏向方向一致的橫向運(yùn)動(dòng)（圖 4E–H），這反映了在其最終決策之前發(fā)生的運(yùn)動(dòng)。此外，他們的橫向手部位置與標(biāo)記物偏向方向一致（圖 4H）。在實(shí)驗(yàn) 3 中，代表性參與者在慢速率偏向（圖 4I–L）和快速率偏向（圖 4M–P）標(biāo)記物模式中，均顯示出與偏向方向一致的橫向運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，實(shí)驗(yàn) 2 和 3 中展示的參與者在最終決策之前隨著證據(jù)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這表明他們的運(yùn)動(dòng)受到了持續(xù)斟酌的影響。

群體運(yùn)動(dòng)行為 我們預(yù)測(cè)橫向手部運(yùn)動(dòng)會(huì)受到?jīng)Q策前持續(xù)斟酌過(guò)程的影響。例如，一個(gè)正在考慮左側(cè)目標(biāo)的參與者會(huì)在最終決策之前向左側(cè)目標(biāo)移動(dòng)。圖 5 顯示了三個(gè)實(shí)驗(yàn)的平均群體運(yùn)動(dòng)行為。我們展示了實(shí)驗(yàn) 1、2 和 3 隨時(shí)間變化的平均橫向手部軌跡（圖 5A, D, G, J）。然而，檢查估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置非常重要（圖 5B, E, H, K），這反映了最終決策之前由斟酌引起的運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)活躍參與時(shí)，手部運(yùn)動(dòng)受到斟酌的影響 在實(shí)驗(yàn) 1 中，估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置未受到標(biāo)記物模式的影響（圖 5B）。我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)偏向的主效應(yīng)顯著 [F(1, 16) = 3.681, p = 0.073]、目標(biāo)的主效應(yīng)顯著 [F(1, 16) = 1.016, p = 0.328]，或偏向與目標(biāo)之間的交互作用顯著 [F(1, 16) = 0.067, p = 0.799] 對(duì)估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置的影響（圖 5C）。實(shí)驗(yàn) 1 的結(jié)果不支持斟酌過(guò)程持續(xù)與運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程相互作用以影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，特別是當(dāng)證據(jù)最初在姿勢(shì)保持期間呈現(xiàn)時(shí)。在實(shí)驗(yàn) 2 中，我們檢查了當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)活躍參與時(shí)持續(xù)斟酌過(guò)程對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的影響。在此，參與者在估計(jì)決策時(shí)間時(shí)顯示出與標(biāo)記物偏向方向一致的橫向手部位置（圖 5E）。具體而言，我們發(fā)現(xiàn)偏向?qū)烙?jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置有顯著的主效應(yīng) [F(1, 16) = 11.533, p = 0.004]。我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)偏向與目標(biāo)之間的交互作用 [F(1, 16) = 0.300, p = 0.591]，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的主效應(yīng) [F(1, 16) = 0.255, p = 0.620]。當(dāng)跨目標(biāo)合并時(shí)，正如預(yù)期的那樣，我們發(fā)現(xiàn)左偏和右偏標(biāo)記物模式在估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置存在顯著差異（圖 5F; p < 0.001, = 82.35）。此外，當(dāng)我們非常保守地回顧更早的時(shí)間點(diǎn)時(shí)（圖 S3），我們的發(fā)現(xiàn)和解釋是一致的，偽隨機(jī)標(biāo)記物模式也是如此（例如，20%、35%、50%、75% 和 80% 左目標(biāo)概率；圖 S4）。實(shí)驗(yàn) 2 的發(fā)現(xiàn)支持以下假設(shè)：當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)活躍參與時(shí)，持續(xù)的斟酌過(guò)程會(huì)在決策之前影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。

在實(shí)驗(yàn) 3 中，我們復(fù)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn) 2 的運(yùn)動(dòng)行為發(fā)現(xiàn)。由于慢速率和快速率標(biāo)記物模式具有不同的決策時(shí)間（見(jiàn)下文群體決策行為部分），我們分別分析了這兩種模式下估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置。對(duì)于慢速率標(biāo)記物模式，我們發(fā)現(xiàn)偏向?qū)烙?jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置有顯著的主效應(yīng) [F(1, 16) = 14.663, p = 0.001]，但沒(méi)有目標(biāo)的主效應(yīng) [F(1, 16) = 0.0875, p = 0.771] 或偏向與目標(biāo)的交互作用 [F(1, 16) = 0.040, p = 0.844]。對(duì)于快速率標(biāo)記物模式，我們發(fā)現(xiàn)偏向有顯著的主效應(yīng) [F(1, 16) = 9.114, p = 0.008] 和目標(biāo)有顯著的主效應(yīng) [F(1, 16) = 4.834, p = 0.043] 對(duì)估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置，但沒(méi)有偏向與目標(biāo)的交互作用 [F(1, 16) = 1.297, p = 0.272]。我們發(fā)現(xiàn)慢速率偏向標(biāo)記物模式（p < 0.001, = 79.41；圖 5I）和快速率偏向標(biāo)記物模式（p < 0.001, ^ = 82.35；圖 5L）在左偏和右偏條件之間，估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的橫向手部位置存在顯著差異。同樣，橫向手部位置的差異支持以下假設(shè)：當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)活躍參與時(shí)，持續(xù)的斟酌過(guò)程會(huì)在決策之前影響運(yùn)動(dòng)。

我們還分析了估計(jì)決策時(shí)的切向手部速度。對(duì)于實(shí)驗(yàn) 1 和 2 中的偏向標(biāo)記物模式，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)偏向和目標(biāo)對(duì)估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的切向手部速度有任何顯著的主效應(yīng)或交互效應(yīng)（p > 0.164）。在實(shí)驗(yàn) 3 中，我們發(fā)現(xiàn)在慢速率 [F(1, 16) = 4.667, p = 0.046] 和快速率 [F(1, 16) = 6.762, p = 0.019] 標(biāo)記物模式中目標(biāo)有顯著的主效應(yīng)。我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)在慢速率和快速率標(biāo)記物模式中包含偏向的顯著主效應(yīng)或交互效應(yīng)（p > 0.120）。當(dāng)在慢速率條件下跨偏向合并時(shí)，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)左目標(biāo)和右目標(biāo)在估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的切向手部速度存在顯著差異（p = 0.093, = 67.65）。當(dāng)在快速率標(biāo)記物模式中跨偏向合并時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)左目標(biāo)和右目標(biāo)在估計(jì)決策時(shí)間時(shí)的切向手部速度存在顯著差異（p = 0.006, = 67.65）。因此，在檢查切向速度時(shí)，我們沒(méi)有觀察到跨實(shí)驗(yàn)的任何一致結(jié)果。

綜上所述，我們從實(shí)驗(yàn) 1、2 和 3 得到的結(jié)果支持以下觀點(diǎn)：當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)活躍參與時(shí)，持續(xù)的斟酌過(guò)程會(huì)影響手部運(yùn)動(dòng)——在決策之前——但在姿勢(shì)保持期間則不會(huì)。

群體決策行為人類在做出決策時(shí)對(duì)早期證據(jù)的依賴較少 我們也對(duì)強(qiáng)調(diào)斟酌過(guò)程的機(jī)制感興趣。圖 6 顯示了每種偏向性標(biāo)記物模式和實(shí)驗(yàn)的估計(jì)決策時(shí)間。在實(shí)驗(yàn) 1 中，我們發(fā)現(xiàn)偏向?qū)烙?jì)決策時(shí)間有顯著的主效應(yīng) [F(1, 16) = 7.222, p = 0.016]，但在后續(xù)均值比較中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異（p = 0.053, u ^ u^ = 61.76；圖 6A）。我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的主效應(yīng)顯著 [F(1, 16) = 0.606, p = 0.447] 或偏向與目標(biāo)之間的交互作用顯著 [F(1, 16) = 0.930, p = 0.349] 對(duì)估計(jì)決策時(shí)間的影響。在實(shí)驗(yàn) 2 中，我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)偏向的顯著主效應(yīng) [F(1, 16) = 0.989, p = 0.335]、目標(biāo)的顯著主效應(yīng) [F(1, 16) < 0.001, p = 0.993]，或偏向與目標(biāo)之間的交互作用顯著 [F(1, 16) = 0.154, p = 0.700] 對(duì)估計(jì)決策時(shí)間的影響（圖 6B）。有趣的是，與實(shí)驗(yàn) 1 相比，參與者在實(shí)驗(yàn) 2 期間做出了更快的決策（p = 0.003, u ^ u^ = 67.76）。我們結(jié)果的一種可能性是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)活躍參與時(shí)決策會(huì)更快，這支持了決策和運(yùn)動(dòng)過(guò)程之間的雙向相互作用。與這一概念相輔相成的是，在斟酌期間向其中一個(gè)目標(biāo)移動(dòng)得更近可能會(huì)導(dǎo)致到達(dá)該目標(biāo)的能量成本降低，這反過(guò)來(lái)可能會(huì)促進(jìn)更快的決策時(shí)間。

在實(shí)驗(yàn) 3 中，我們發(fā)現(xiàn)速率對(duì)估計(jì)決策時(shí)間有顯著的主效應(yīng) [F(1, 16) = 27.18, p < 0.01]（圖 6C）。與直覺(jué)相反的是，我們發(fā)現(xiàn)與快速率標(biāo)記物模式相比，參與者在慢速率條件下做出了更早的決策（p < 0.001, u ^ u^ = 89.71；圖 6C, 7A）。我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的主效應(yīng) [F(1, 16) = 0.689, p = 0.419]、偏向的主效應(yīng) [F(1, 16) = 0.588, p = 0.454]，或任何顯著的交互作用（p > 0.105）。每種標(biāo)記物模式的選擇率顯示在圖 S5 和 S6 中。

上述我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)偏向和目標(biāo)對(duì)估計(jì)決策時(shí)間有顯著的交互作用。這一模式與 Cisek（2009）提出的緊迫性參與斟酌過(guò)程的既往工作一致。提醒一下，緊迫性代表在做出決策時(shí)與后期證據(jù)相比，對(duì)早期證據(jù)的依賴較少。有趣的是且與直覺(jué)相反的是，我們發(fā)現(xiàn)與快速率標(biāo)記物模式相比，參與者在慢速率標(biāo)記物模式下做出了更早的決策。這一發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈符合以下觀點(diǎn)：與在較早時(shí)間呈現(xiàn)的相同信息（即在快速率標(biāo)記物模式期間較早時(shí)間呈現(xiàn)的第二、第三和第四個(gè)標(biāo)記物）相比，決策過(guò)程更加重視在較晚時(shí)間呈現(xiàn)的信息（即在慢速率標(biāo)記物模式中的第二、第三和第四個(gè)標(biāo)記物）。然而，如下文決策模型中所示，緊迫性和證據(jù)整合的同時(shí)存在最能解釋所報(bào)告的估計(jì)決策時(shí)間。

計(jì)算建模

我們的核心重點(diǎn)是研究決策與運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程之間的相互作用。為此，我們使用了一個(gè)結(jié)合決策模型和最優(yōu)反饋控制模型的計(jì)算框架。

決策模型

在結(jié)合決策和運(yùn)動(dòng)模型之前，我們首先試圖確定最能解釋估計(jì)決策時(shí)間和選擇率比例的決策模型。下文我們將定義用作決策模型輸入的當(dāng)前證據(jù)或新證據(jù)。接下來(lái)，我們描述所使用的四類不同的決策模型，同時(shí)重點(diǎn)介紹能很好地捕捉我們數(shù)據(jù)的 Trueblood 模型（Trueblood et al., 2021）。 證據(jù)是左目標(biāo)當(dāng)前正確概率 (p) 的函數(shù)，該概率基于左 (L)、右 (R) 和中心 (C) 位置內(nèi)的標(biāo)記物數(shù)量 (Ni)（公式 1）。

正如 Trueblood 及其同事所示，Trueblood 模型可用于描述一個(gè)由緊迫性 (k) 和泄漏 (L) 定義的雙參數(shù)空間，該空間包含漂移擴(kuò)散模型 (k = 0, L = 0) 和帶泄漏的漂移擴(kuò)散模型 (k = 0, L > 0)。Trueblood 模型還可簡(jiǎn)化為帶低通濾波器的標(biāo)準(zhǔn)緊迫性門(mén)控模型 (k → ∞, L > 0)，但請(qǐng)注意，當(dāng) k 足夠高時(shí)（即 k >> 0）也能發(fā)現(xiàn)緊迫性。此處我們展示了漂移擴(kuò)散模型、帶泄漏的漂移擴(kuò)散模型以及帶低通濾波器的緊迫性門(mén)控模型，以突出該領(lǐng)域通常使用的模型。此處我們重點(diǎn)關(guān)注實(shí)驗(yàn) 3（圖 7），因?yàn)榕c快速率標(biāo)記物模式相比，慢速率標(biāo)記物模式的估計(jì)決策時(shí)間顯著更早。

我們發(fā)現(xiàn)，帶有新證據(jù)的 Trueblood 模型和帶有新證據(jù)及低通濾波器的緊迫性門(mén)控模型是唯一兩個(gè)能夠捕捉到慢速率標(biāo)記物模式相對(duì)于快速率模式更早決策時(shí)間的模型（圖 7A）。其他最佳擬合模型在兩組不同速率的標(biāo)記物模式之間發(fā)現(xiàn)的決策時(shí)間相似。

為了深入了解模型的機(jī)制，我們?cè)趫D 7C, D 中展示了代表性模型行為。在圖 7B 中，我們展示了快速率右偏左目標(biāo)和慢速率右偏左目標(biāo)標(biāo)記物模式的示例。這兩種標(biāo)記物模式相似，只是初始偏向的標(biāo)記物運(yùn)動(dòng)速率不同。對(duì)于帶有新證據(jù)的 Trueblood 模型（圖 7C）和帶有新證據(jù)低通濾波器的緊迫性門(mén)控模型（圖 7D），我們看到了相似的決策變量趨勢(shì)。Trueblood 模型和帶有低通濾波器的緊迫性門(mén)控模型都利用緊迫性并整合證據(jù)，從而導(dǎo)致相似的行為。對(duì)于快速率標(biāo)記物模式，存在一些初始的證據(jù)整合，無(wú)論是通過(guò)證據(jù)積累還是低通濾波器。然而，當(dāng)最初四個(gè)標(biāo)記物移動(dòng)時(shí)，緊迫性在早期較低，因此決策變量不會(huì)立即跨越?jīng)Q策閾值。相反，對(duì)于慢速率標(biāo)記物模式，每個(gè)單獨(dú)的標(biāo)記物移動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致一定程度的證據(jù)整合。關(guān)鍵在于，較晚時(shí)間的單獨(dú)標(biāo)記物移動(dòng)受到緊迫性的更重加權(quán)，這隨時(shí)間累積導(dǎo)致決策變量更早地跨越?jīng)Q策閾值。請(qǐng)注意，對(duì)于漂移擴(kuò)散模型，通過(guò)設(shè)置高噪聲參數(shù)實(shí)現(xiàn)了捕捉該趨勢(shì)的最佳解決方案，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法用慢速率標(biāo)記物模式產(chǎn)生觀察到的更快決策時(shí)間。我們選擇使用 Trueblood 模型作為下文直接描述的決策與運(yùn)動(dòng)模型的輸入，因?yàn)樗鞔_定義了緊迫性和證據(jù)積累兩者。

決策與運(yùn)動(dòng)模型 我們發(fā)現(xiàn)持續(xù)的斟酌過(guò)程影響了實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。為了捕捉這種運(yùn)動(dòng)行為，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)最優(yōu)反饋控制模型（Todorov and Jordan, 2002; Scott, 2004; Liu and Todorov, 2007; Nashed et al., 2012; Kasuga et al., 2022; Lokesh et al., 2023），該模型使用不斷演變的決策變量來(lái)影響正在進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)。決策變量是使用帶有新證據(jù)的 Trueblood 模型模擬的。

最優(yōu)反饋控制已經(jīng)能夠捕捉大范圍的人類伸手運(yùn)動(dòng)，通過(guò)考慮生物學(xué)上合理的目標(biāo)（如準(zhǔn)確性和能量）以涌現(xiàn)的方式選擇反饋增益以處理各種任務(wù)需求，使我們?cè)诒疚闹心軌蚪鉀Q該領(lǐng)域中的競(jìng)爭(zhēng)理論，并且在過(guò)去幾十年中一直是感覺(jué)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)科學(xué)中最具影響力的運(yùn)動(dòng)理論之一。雖然我們將最優(yōu)反饋控制視為研究和預(yù)測(cè)人類行為的有用框架，但我們并不建議大腦執(zhí)行這些精確的計(jì)算。

簡(jiǎn)而言之，我們使用了一個(gè)最優(yōu)反饋控制器，該控制器將手導(dǎo)向一個(gè)不斷演變且加權(quán)平均的目標(biāo)，該目標(biāo)是斟酌過(guò)程的函數(shù)。該模型能夠捕捉個(gè)體運(yùn)動(dòng)行為（圖 8A–C）和群體運(yùn)動(dòng)行為（比較圖 8D–F 與圖 8G–I）。此處我們提供該模型的簡(jiǎn)要描述，但請(qǐng)讀者參考文本 S1 以獲取更多細(xì)節(jié)。

此處，我們將運(yùn)動(dòng)建模為一個(gè)線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)（公式 5），其中 x 代表系統(tǒng)的狀態(tài)（例如，位置、速度和目標(biāo)位置），u 代表系統(tǒng)的控制輸入，A、B 代表系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)。

利用運(yùn)動(dòng)模型重新解釋既往工作

使用我們的決策與運(yùn)動(dòng)模型，我們還能夠?qū)?Wong 和 Haith（2017）的“知前即動(dòng)”（go-before-you-know）任務(wù)提出另一種解釋。研究人員將并非直接朝向兩個(gè)目標(biāo)之一的伸手運(yùn)動(dòng)定義為中間運(yùn)動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)，與快速伸手相比，慢速伸手運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了更多的中間運(yùn)動(dòng)（圖 9）。作者解釋這些發(fā)現(xiàn)表明存在單一靈活的計(jì)劃以最大化任務(wù)表現(xiàn)，因?yàn)殪o態(tài)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的平均無(wú)論運(yùn)動(dòng)速度如何都會(huì)始終作為中間運(yùn)動(dòng)發(fā)起（Chapman et al., 2010a）。如上所述，我們使用單一靈活的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃來(lái)建模斟酌對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響。然而，我們發(fā)現(xiàn)單一靈活的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃在數(shù)學(xué)上等同于平均兩個(gè)并行的控制策略（文本 S1）。此處，我們?cè)诳紤]緊迫性時(shí)為他們的結(jié)果提供了另一種解釋。也就是說(shuō)，緊迫性可以解釋為什么參與者在快速伸手條件下做出的中間運(yùn)動(dòng)較少。因此，緊迫性可用于解釋行為，并且與單一靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃或并行控制策略平均的提議理論兼容。

我們復(fù)現(xiàn)了他們的發(fā)現(xiàn)（圖 9C, D），使用了一個(gè)與允許伸手時(shí)間 (T) 成反比的緊迫性信號(hào) (k)，以及獎(jiǎng)勵(lì) (r) 和直接運(yùn)動(dòng)相對(duì)于中間運(yùn)動(dòng)的相對(duì)能量成本 (c)（公式 8）。該公式遵循 Carland 等人（2019）的建議，即緊迫性是獎(jiǎng)勵(lì)、能量和時(shí)間的函數(shù)。

其中 mi 為標(biāo)量，z 為直接運(yùn)動(dòng)的距離，θ 為兩個(gè)目標(biāo)之間的夾角。為了捕捉在正確選項(xiàng)揭示之前的目標(biāo)選擇，我們?cè)试S斟酌過(guò)程在運(yùn)動(dòng)起始之前開(kāi)始，這與 Wong 和 Haith（2017）中看到的實(shí)驗(yàn)范式一致（詳見(jiàn)文本 S1）。特別是，在比較慢速和快速運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，我們的決策與運(yùn)動(dòng)模型表明，中間運(yùn)動(dòng)的比例源于做出決策的緊迫性。例如，在快速運(yùn)動(dòng)條件下緊迫性更高，因?yàn)榈竭_(dá)目標(biāo)的時(shí)間更少。因此，在這些快速運(yùn)動(dòng)期間，即使沒(méi)有證據(jù)，目標(biāo)也會(huì)被更快速地選擇，因?yàn)檎遄迷肼暠怀艘愿呔o迫性信號(hào)并跨越了決策閾值（即猜測(cè)）。相反，在慢速運(yùn)動(dòng)條件下，較低的緊迫性不會(huì)將噪聲推過(guò)決策閾值，參與者可以等待正確目標(biāo)的證據(jù)。

總的來(lái)說(shuō)，我們的實(shí)證和計(jì)算結(jié)果表明，涉及緊迫性的斟酌直接影響實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)。

我們表明，當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)活躍參與時(shí)，持續(xù)的斟酌過(guò)程反映在運(yùn)動(dòng)中——即在決策之前。我們還發(fā)現(xiàn)，緊迫性對(duì)于解釋第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中的決策時(shí)間以及預(yù)測(cè)文獻(xiàn)中的運(yùn)動(dòng)行為是必要的。

在實(shí)驗(yàn) 2、實(shí)驗(yàn) 3 以及圖 S7 中的對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，我們得以闡明不確定且連續(xù)證據(jù)的持續(xù)斟酌對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響。既往文獻(xiàn)采用了“知前即動(dòng)”（go-before-you-know）范式，其中參與者被呈現(xiàn)多個(gè)潛在目標(biāo)，并在不完全知曉正確目標(biāo)的情況下發(fā)起運(yùn)動(dòng)（Spivey et al., 2005; Chapman et al., 2010a,b; Wood et al., 2011; Gallivan and Chapman, 2014; Wong and Haith, 2017; Alhussein and Smith, 2021）。在這些研究中，正確目標(biāo)是在伸手過(guò)程中途通過(guò)證據(jù)的突然且離散的變化（例如，目標(biāo)顏色或位置、語(yǔ)音輸入等）來(lái)指示的，這導(dǎo)致參與者做出快速的運(yùn)動(dòng)重新定向。這些快速的運(yùn)動(dòng)重新定向反映了對(duì)證據(jù)突然且離散變化的快速?zèng)Q策。在運(yùn)動(dòng)發(fā)起前呈現(xiàn)的不確定且連續(xù)證據(jù)（即隨機(jī)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)任務(wù)）之后，也觀察到類似的快速運(yùn)動(dòng)重新定向（Resulaj et al., 2009; Moher and Song, 2014; Visser et al., 2023）。在一小部分試次中，參與者表現(xiàn)出“改變主意”，即他們快速重新定向朝向另一個(gè)目標(biāo)。有人提出，這些“改變主意”反映了基于延遲感官信息的第二次決策。由于上述工作中的突然決策和快速運(yùn)動(dòng)重新定向，很難區(qū)分運(yùn)動(dòng)是由斟酌引起的，還是僅由基于第二次決策的行動(dòng)引起的。

人們對(duì)伸手中途決策的興趣也有所增加，例如在使用 Kurtzer 等人（2020）的目標(biāo)分裂范式時(shí)。在此任務(wù)中，參與者將手移向一個(gè)目標(biāo)，而在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，這偶爾會(huì)變?yōu)閮蓚€(gè)目標(biāo)選項(xiàng)。參與者表現(xiàn)出對(duì)最接近原始目標(biāo)的選項(xiàng)的偏好。其他人已表明，伸手中途決策對(duì)其他因素敏感，例如相對(duì)目標(biāo)頻率（Ulbrich and Gail, 2023）、獎(jiǎng)勵(lì)大小（Marti-Marca et al., 2020）和生物力學(xué)（Michalski et al., 2020; Cos et al., 2021; Canaveral et al., 2024）。在這些伸手中途決策任務(wù)中，參與者通過(guò)快速的運(yùn)動(dòng)重新定向來(lái)指示他們的選擇。然而同樣地，很難區(qū)分運(yùn)動(dòng)是由斟酌引起的，還是由最終決策引起的。

與上述工作及其他研究（Song et al., 2008; Dotan et al., 2018）不同，我們?cè)O(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵方面是使用手部觸發(fā)器來(lái)估計(jì)決策時(shí)間，這使我們能夠區(qū)分運(yùn)動(dòng)是由斟酌引起的，還是由最終決策后的動(dòng)作選擇引起的。未來(lái)的工作可以在伸手或步態(tài)期間采用此范式，以研究能量學(xué)、獎(jiǎng)勵(lì)（例如，匆忙決策 Derosiere et al., 2022）以及其他可能影響決策的因素的影響，從而通過(guò)運(yùn)動(dòng)深入了解持續(xù)的斟酌過(guò)程。

在實(shí)驗(yàn) 1 中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)最初處于姿勢(shì)保持狀態(tài)時(shí)，持續(xù)的斟酌并未在決策前引發(fā)運(yùn)動(dòng)，至少未達(dá)到顯著水平。相反，在實(shí)驗(yàn) 2 和 3 中，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)活躍參與時(shí)，斟酌過(guò)程會(huì)通過(guò)運(yùn)動(dòng)表達(dá)出來(lái)。能夠在運(yùn)動(dòng)中表達(dá)斟酌過(guò)程而不能在姿勢(shì)保持中表達(dá)，這與既往結(jié)果一致，既往結(jié)果顯示運(yùn)動(dòng)和姿勢(shì)保持的運(yùn)動(dòng)回路存在不同的配置和參與程度（Kurtzer et al., 2005; Cluff and Scott, 2016; Shadmehr, 2017）。一種可能性是，斟酌過(guò)程可能未能對(duì)姿勢(shì)保持回路產(chǎn)生足夠的影響以引發(fā)運(yùn)動(dòng)起始。雖然我們的范式允許在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行期間持續(xù)表達(dá)斟酌過(guò)程，但既往工作表明，有可能從姿勢(shì)保持狀態(tài)引發(fā)斟酌過(guò)程的瞬時(shí)表達(dá)。Selen 及其同事能夠在運(yùn)動(dòng)起始時(shí)刻獲得斟酌過(guò)程的瞬時(shí)表達(dá)（Selen et al., 2012; Visser et al., 2023）。具體而言，他們?cè)谧藙?shì)保持狀態(tài)下擾動(dòng)上肢，并測(cè)量了由此產(chǎn)生的長(zhǎng)潛伏期牽張反射。他們發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)潛伏期牽張反射反映了姿勢(shì)保持狀態(tài)下擾動(dòng)時(shí)刻的斟酌過(guò)程。一個(gè)潛在的途徑是使用強(qiáng)制反應(yīng)時(shí)任務(wù)（Haith et al., 2015），其中參與者必須在斟酌的同時(shí)從姿勢(shì)保持狀態(tài)發(fā)起伸手，從而允許讀出斟酌過(guò)程對(duì)運(yùn)動(dòng)活力（即通過(guò)手部速度）的瞬時(shí)影響。

我們還發(fā)現(xiàn)，與實(shí)驗(yàn) 1 中處于姿勢(shì)保持狀態(tài)相比，參與者在實(shí)驗(yàn) 2 中已經(jīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)做出了更快的決策。這一發(fā)現(xiàn)可能反映了“具身決策”（embodied decisions），即運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的當(dāng)前和未來(lái)狀態(tài)可以影響決策（Cos et al., 2011, 2021; Nashed et al., 2014; Lepora and Pezzulo, 2015; Marcos et al., 2015; Morel et al., 2017; Reynaud et al., 2020; Grie?bach et al., 2021; Korbisch et al., 2022; Carsten et al., 2023; Daniels and Burn, 2023; Canaveral et al.,）。

斟酌過(guò)程以測(cè)試其對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響。然而，上述幾個(gè)模型將能夠捕捉文獻(xiàn)中報(bào)道的具身決策期間認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)過(guò)程之間的一些雙向關(guān)系（Cos et al., 2011; Morel et al., 2017; Reynaud et al., 2020; Grie?bach et al., 2021; Korbisch et al., 2022; Canaveral et al., 2024）。一個(gè)特定的具身模型是由 Lepora 和 Pezzulo 提出的，該模型將漂移擴(kuò)散模型的函數(shù)作為一個(gè)點(diǎn)的移動(dòng)，該模型考慮了感官證據(jù)和到潛在目標(biāo)的當(dāng)前距離。在該模型中，控制器以恒定速度將點(diǎn)移向目標(biāo)，我們?cè)谘芯恐袥](méi)有發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)（Lepora and Pezzulo, 2015）。展望未來(lái)，重要的是要有一個(gè)具身決策的計(jì)算模型，該模型能捕捉運(yùn)動(dòng)行為（例如，鐘形速度曲線和活力）和決策行為（例如，偏態(tài)反應(yīng)時(shí)、速度 - 準(zhǔn)確性權(quán)衡、希克斯定律和緊迫性）的幾個(gè)重要特征。

既往文獻(xiàn)已經(jīng)考察了決策和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)如何解釋和處理多個(gè)潛在選項(xiàng)（Cisek, 2007; Wong and Haith, 2017; Dekleva et al., 2018; Alhussein and Smith, 2021）。在“知前即動(dòng)”（go-before-you-know）任務(wù)中，兩個(gè)目標(biāo)之間的中間運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是平行平均運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的結(jié)果（Chapman et al., 2010a; Gallivan and Chapman, 2014; Christopoulos and Schrater, 2015），或是單一靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃以優(yōu)化任務(wù)表現(xiàn)的結(jié)果（Nashed et al., 2017; Wong and Haith, 2017; Alhussein and Smith, 2021）。Wong 和 Haith（2017）將與快速手部速度相比，慢速手部速度下更多的中間運(yùn)動(dòng)解釋為反映了單一靈活的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃（Wong and Haith, 2017）。此處我們通過(guò)考慮緊迫性提供了一種替代視角。當(dāng)人們也考慮緊迫性時(shí)，無(wú)論是單一靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃還是平行平均運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，都有可能解釋慢速或快速手部速度之間中間運(yùn)動(dòng)的不同比例。

重要的是要考慮，單一靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃或平行平均運(yùn)動(dòng)計(jì)劃是兩個(gè)因素的組合：(i) 單一與平行平均，以及 (ii) 靜態(tài)與靈活。顯然，單一靜態(tài)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃不是處理多個(gè)潛在目標(biāo)的可行選項(xiàng)。Alhussein 和 Smith（2021）排除了靜態(tài)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的平行平均，因?yàn)樗麄兊念A(yù)測(cè)基于對(duì)每個(gè)目標(biāo)的初始伸手角度。然而，他們的發(fā)現(xiàn)并未排除靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃平行平均的可能性，其中每個(gè)運(yùn)動(dòng)計(jì)劃（更具體地說(shuō)，控制策略）可能包含安全裕度。如上所示，通過(guò)考慮緊迫性，我們能夠復(fù)現(xiàn) Wong 和 Haith（2017）的結(jié)果（Wong and Haith, 2017）。擁有一個(gè)反映基于證據(jù)的兩個(gè)目標(biāo)加權(quán)平均的單一靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，與擁有基于證據(jù)加權(quán)的靈活平行計(jì)劃（控制策略）在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的（文本 S1）。目前我們尚不清楚如何通過(guò)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行在行為上區(qū)分單一靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃或靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃的平行平均，這將是一個(gè)富有成果且重要的發(fā)現(xiàn)。

另一個(gè)潛在的方法是考慮神經(jīng)空間。關(guān)于平行運(yùn)動(dòng)計(jì)劃或單一靈活運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，存在相互沖突的神經(jīng)支持證據(jù)（Cisek and Kalaska, 2005; Dekleva et al., 2018）。未來(lái)的工作若涉及神經(jīng)記錄，以確定多個(gè)目標(biāo)表征和斟酌過(guò)程最終在何處、何時(shí)以及如何匯聚以產(chǎn)生單一執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，將是有益的。

人類經(jīng)常必須在運(yùn)動(dòng)的同時(shí)做出決策。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)活躍參與時(shí)，斟酌反映在正在進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)中——在決策之前。我們發(fā)現(xiàn)，一種更重地加權(quán)后期證據(jù)的緊迫性信號(hào)，對(duì)于預(yù)測(cè)決策時(shí)間和解釋既往伸手行為至關(guān)重要。我們的結(jié)果支持以下假設(shè)：決策過(guò)程在決策之前影響運(yùn)動(dòng)。理解決策和運(yùn)動(dòng)過(guò)程的整合可能使我們能夠更好地理解神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其中認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)過(guò)程及缺陷可能交織在一起。

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