人們通常用看不見的實體來解釋人類行為，例如動機，好奇心，焦慮和信心。目前尚不清楚這些精神實體是否由大腦特定區域的特定神經元編碼。
冷泉港實驗室的亞當·凱佩奇教授在《自然》雜誌上發表的新研究中回答了其中一些問題。這些發現可能會導致開發更有效的強迫症，強迫性賭博和其他精神疾病治療方法。
該小組研究了眶額皮質，該區域對於人類和動物的決策至關重要。對這個大腦區域的損害會損害決策能力。在一個著名的例子中，一名鐵路工人菲尼亞斯·蓋奇（Phineas Gage）在爆炸中用鐵棍刺穿了他的頭骨，使該地區幸免於難。蓋奇倖存下來，但他的個性和決策能力卻沒有。
Kepecs和他的實驗室著手闡明眶額皮質中的神經元如何編碼諸如動機或自信心之類的心理變量。
Kepecs說：「我們想了解神經元如何為這些神秘實體編碼，其背後的邏輯是什麼，眶額皮質的結構是什麼。」 通過監測做出複雜決定的大鼠大腦中的神經元活動，研究小組確定了眶額皮質功能組織中新穎的，未曾懷疑的結構。
研究人員試圖確定這種神經活動所代表的信息。標準方法是確定神經元關心的世界上哪些特徵（哪些增加其活動）以及它們對哪些特徵不敏感（活動沒有變化）。例如，在視覺皮層中，神經元被調整到對象的邊緣，並且每個神經元都偏向於不同方向的邊緣。Kepecs說：「當您處理心理變量時，問題就變成：「我該如何定義它們？」。我如何真正知道這是信心還是價值？
關鍵的見解是使用選擇行為的數學模型來計算「決策置信度」。這種方法得出了相當具體的預測，即根據觀察到的變量（例如決策的難度或做出的選擇），置信度的表示是什麼樣的。事實證明，許多眶額神經元與這些預測一致，其活動隨著正式定義的決策信心而增加或減少。
以前對眶額葉皮層的研究已經確定了相似的心理變量，但是與其他大腦區域（如視覺皮層）不同，它們的反應沒有順序，編碼的複雜性令人困惑。Kepecs說：「人們發現的是一團糟。」他在職業生涯中一直了解決策的神經基礎。
為了弄清這種混亂，凱佩奇和他的團隊採取了與其他人不同的方法。
現在是日本京都同志社大學的副教授的博士後研究員廣川淳彌（Junya Hirokawa）記錄了大量的眶額皮質神經元，並使用複雜的機器學習技術來了解其活動模式。研究小組發現神經元分為不同的功能組。而且，每組神經元都為不同的心理變量編碼，例如決策信心或獎勵價值，從而揭示了迄今未曾懷疑的高度結構化的組織。
最後，凱佩奇想知道這些功能基團是否由專門的解剖結構支持。為此，該團隊使用工程病毒將特定的神經元作為目標，這些神經元將連接發送到紋狀體，紋狀體是大腦的一部分，對於更新或重新思考選擇的價值至關重要。他們監測了這些神經元的活動，發現它們編碼了另一個心理變量，即獎勵值，在預期獎勵較低時增加了活動。
Kepecs說：「對我們來說，它說：「看，功能邏輯中可能包含解剖邏輯。」
解構神經元在不同任務中如何運作以及它們在大腦中的物理結構之間的這種邏輯關係也可能為諸如精神疾病的治療開闢可能性，例如更準確地刺激患有嚴重抑鬱症，帕金森氏症和其他疾病的患者的大腦疾病類型。