風(fēng)險(xiǎn)決策的神經(jīng)機(jī)制: 基于嚙齒類動(dòng)物研究*

黃文強(qiáng) 楊沙沙 于 萍

(首都師范大學(xué)心理系, 北京市“學(xué)習(xí)與認(rèn)知”重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100048)

1 引言

決策(decision making)是指對(duì)已有方案進(jìn)行評(píng)估和選擇的過(guò)程(Hogarth & Reder, 1986)。根據(jù)選擇結(jié)果的確定性, 決策可分為確定型決策和不確定型決策兩類, 不確定型決策又劃分為兩種不同的類型：風(fēng)險(xiǎn)決策(risky decision making)與模糊決策(ambiguity decision making), 風(fēng)險(xiǎn)決策的結(jié)果出現(xiàn)概率是已知的, 如輪盤游戲 (Levy, Snell,Nelson, Rustichini, & Glimcher, 2010)。人類的風(fēng)險(xiǎn)決策行為可通過(guò)博弈任務(wù)來(lái)研究, 例如愛(ài)荷華博弈任務(wù)(Iowa Gambling Task, IGT)。大量證據(jù)表明,多類動(dòng)物如魚(yú)類、鳥(niǎo)類以及哺乳類動(dòng)物都能在需要進(jìn)行行為選擇時(shí), 對(duì)獎(jiǎng)賞的概率進(jìn)行評(píng)估, 從而做出效用最大化的選擇(Kacelnik & Bateson,1997), 因此我們可以使用動(dòng)物模型來(lái)模擬人類風(fēng)險(xiǎn)決策。嚙齒類動(dòng)物風(fēng)險(xiǎn)決策模型已經(jīng)比較成熟,能夠很好模擬人類決策障礙的特征(van den Bos et al., 2013)。常用的嚙齒類動(dòng)物風(fēng)險(xiǎn)決策模型包括概率折扣任務(wù)(Probability Discounting Task,PDT)、大鼠氣球模擬風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)(Rat Balloon Analog Risk Task, r-BART)和大鼠博弈任務(wù)(Rat Gambling Task, RGT)。

風(fēng)險(xiǎn)決策是非常復(fù)雜的心理過(guò)程, 依賴于學(xué)習(xí)與記憶、認(rèn)知評(píng)價(jià)、獎(jiǎng)賞、情緒、運(yùn)動(dòng)程序編制與執(zhí)行等多個(gè)系統(tǒng)的協(xié)同活動(dòng), 所以涉及的腦區(qū)非常廣泛。神經(jīng)科學(xué)家利用腦損傷、電生理、神經(jīng)藥理、光遺傳學(xué)等多種技術(shù)系統(tǒng)研究風(fēng)險(xiǎn)決策行為的神經(jīng)機(jī)制。在目前研究結(jié)果中, 前額皮層中的內(nèi)側(cè)前額皮層(medial prefrontal cortex,mPFC)、前扣帶回(anterior cingutate cortex, ACC)和眶額皮層(orbital frontal cortex, OFC), 以及皮層下核團(tuán)中的基底外側(cè)杏仁核、伏隔核等結(jié)構(gòu)在風(fēng)險(xiǎn)決策中發(fā)揮至關(guān)重要的作用(Stopper &Floresco, 2015), 尤其是上述結(jié)構(gòu)組成的前額皮層?基底外側(cè)杏仁核?伏隔核神經(jīng)環(huán)路聯(lián)系是決定風(fēng)險(xiǎn)決策的選擇傾向的關(guān)鍵所在(St. Onge, Stopper,Zahm, & Floresco, 2012)。也有大量研究表明某些神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策有十分顯著的影響, 例如多巴胺遞質(zhì)系統(tǒng)參與不同形式的成本?效益決策,包括風(fēng)險(xiǎn)決策; 多巴胺(Dopamine, DA)的釋放量對(duì)風(fēng)險(xiǎn)選擇的偏向起到重要的調(diào)控作用(Nasrallah et al., 2011)。本文從行為學(xué)、細(xì)胞電生理學(xué)和遞質(zhì)系統(tǒng)三個(gè)方面總結(jié)近年來(lái)關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)決策神經(jīng)機(jī)制的嚙齒類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果?；陲L(fēng)險(xiǎn)決策的復(fù)雜性, 大部分嚙齒類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦x擇大鼠作為研究對(duì)象, 也有少部分研究使用小鼠, 尤其是在制作精神病理動(dòng)物模型時(shí)利用轉(zhuǎn)基因小鼠具有一定優(yōu)勢(shì)。本文總結(jié)的研究結(jié)果主要是基于大鼠的實(shí)驗(yàn)研究。

2 風(fēng)險(xiǎn)決策研究的動(dòng)物模型

大鼠的非可逆和可逆性腦損傷研究大部分使用RGT或者PDT模型, 使用這兩種任務(wù)的研究結(jié)果相近但不完全相同。RGT的設(shè)計(jì)來(lái)源于考察人的風(fēng)險(xiǎn)決策的 IGT (van den Bos, Lasthuis, Den Heijer, van der Harst, & Spruijt, 2006; de Visser et al.,2011)。大鼠在相對(duì)簡(jiǎn)單的沖突情境中進(jìn)行自由選擇, 通過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累而習(xí)得各個(gè)選項(xiàng)的意義。每個(gè)選項(xiàng)包含可能付出的成本(cost)和可能的收益(benefit)以及兩者的概率。成本包括消耗的體力、需要等待的時(shí)間或者可能遭受懲罰的風(fēng)險(xiǎn); 收益主要是可口的食物或者遭受懲罰(van den Bos,Homberg, & de Visser, 2013)。大鼠學(xué)習(xí)RGT需要平衡幾個(gè)選項(xiàng)的獎(jiǎng)懲和概率信息, 做出綜合判斷并選擇優(yōu)勢(shì)選項(xiàng), 若干次訓(xùn)練后, 穩(wěn)定在優(yōu)勢(shì)選項(xiàng)上, 形成最優(yōu)策略。

而PDT的設(shè)計(jì)改編自延時(shí)折扣任務(wù)(Cardinal& Howes, 2005)。例如在基于獎(jiǎng)賞的概率折扣任務(wù)中, 大鼠在風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)和安全選項(xiàng)中做出自由選擇,風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)賞額度較大, 但獲得的概率隨時(shí)間出現(xiàn)遞減或者遞增的變化, 安全選項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)賞額度較小而概率不變。風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)在獎(jiǎng)賞概率較高時(shí)是優(yōu)勢(shì)選項(xiàng), 較低時(shí)是劣勢(shì)選項(xiàng)。大鼠學(xué)會(huì)任務(wù)后會(huì)在風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)和安全選項(xiàng)的決策中進(jìn)行及時(shí)的轉(zhuǎn)變。在另一種基于懲罰概率折扣任務(wù)中, 風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的懲罰概率有著遞增或遞減的變化, 懲罰又有多種方式: 用奎寧處理的食物、電擊、無(wú)條件的等待。

所以, RGT和PDT雖然都是考察大鼠能否在風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)中做出最優(yōu)選擇, 但是側(cè)重點(diǎn)不同:① PDT往往考察風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)方面: 風(fēng)險(xiǎn)是可能得不到食物獎(jiǎng)賞或者可能遭受懲罰, 但一般不同時(shí)出現(xiàn)。而RGT則需要?jiǎng)游锔鶕?jù)每個(gè)選項(xiàng)的獎(jiǎng)賞大小及其概率和懲罰大小及其概率等因素做出綜合的價(jià)值判斷, 雖然無(wú)法分離出單一風(fēng)險(xiǎn)因素,但是這個(gè)范式與人的風(fēng)險(xiǎn)決策范式是最接近的;②大鼠在RGT中只進(jìn)行自由選擇, 需要在不斷的學(xué)習(xí)過(guò)程中積累經(jīng)驗(yàn), 因而RGT在大鼠決策行為穩(wěn)定前屬于模糊決策, 在行為穩(wěn)定后屬于風(fēng)險(xiǎn)決策, RGT的學(xué)習(xí)過(guò)程是風(fēng)險(xiǎn)決策的策略形成的過(guò)程。但是對(duì)于 PDT, 動(dòng)物需要在每一個(gè)周期的任務(wù)執(zhí)行中根據(jù)選項(xiàng)的優(yōu)劣勢(shì)完成選項(xiàng)的轉(zhuǎn)移, 所以PDT更多考察大鼠策略轉(zhuǎn)換的靈活性以及風(fēng)險(xiǎn)偏好。目前, PDT和RGT在考察風(fēng)險(xiǎn)決策的性別差異、年齡差異, 以及環(huán)境、酒精對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策行為影響等方面應(yīng)用廣泛(van den Bos, Jolles, van der Knaap, Baars, & de Visser, 2012; van den Bos,Homberg, & de Visser, 2013; Gilbert et al., 2012;Boutros, Semenova, Liu, Crews, & Markou, 2015;Zeeb, Wong, & Winstanley, 2013)。

Jentsch, Woods, Groman和Seu (2010)根據(jù)人類氣球模擬風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)(Balloon Analog Risk Task, BART)設(shè)計(jì)出不同于 RGT和 PDT范式的r-BART范式: 大鼠面臨兩個(gè)杠桿選擇——按壓“取現(xiàn)杠桿”釋放積累的食物, 按壓“增加杠桿”可以增加潛在的食物獎(jiǎng)賞。但風(fēng)險(xiǎn)是可能失敗并且導(dǎo)致先前積累的食物全部取消, 冒險(xiǎn)程度大小和食物積累的量成正比。該模型用來(lái)研究大鼠的風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)(risk taking), 即追求收益最大化的同時(shí)能夠承受多大程度的風(fēng)險(xiǎn)。大鼠學(xué)會(huì)任務(wù)后, 正常表現(xiàn)應(yīng)該是相對(duì)穩(wěn)定的選擇模式, 經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)之后,選擇“增加杠桿”的次數(shù)會(huì)相對(duì)穩(wěn)定。r-BART的優(yōu)點(diǎn)是比RGT和PDT更加生態(tài)化, 能更好的擬合生活的情景, 能較為準(zhǔn)確的反映大鼠的風(fēng)險(xiǎn)偏好,但是由于任務(wù)較難, 結(jié)果呈現(xiàn)并不如RGT和PDT直觀, 所以應(yīng)用較少。

3 與風(fēng)險(xiǎn)決策相關(guān)的腦結(jié)構(gòu)和神經(jīng)環(huán)路——基于大鼠模型

3.1 前額皮層在風(fēng)險(xiǎn)決策中的作用

由于嚙齒類動(dòng)物的前額皮層由非顆粒狀結(jié)構(gòu)組成, 其解剖結(jié)構(gòu)及位置與靈長(zhǎng)類動(dòng)物不能完全對(duì)應(yīng), 但是纖維投射以及功能相類似, 因此嚙齒類動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以為我們探究風(fēng)險(xiǎn)決策的神經(jīng)機(jī)制提供有用信息。與決策相關(guān)的大鼠前額皮層主要包括OFC以及mPFC, OFC分為內(nèi)側(cè)眶額皮層(medial orbitofrontal cortex, mOFC)和外側(cè)眶額皮層(lateral orbitofrontal cortex, lOFC)兩部分;mPFC包括前扣帶回(anterior cingulate cortex,ACC)、緣前皮層(prelimbic cortex, PL)以及緣下皮層(infralimbic cortex, IL), PL的功能與人類的ACC以及背外側(cè)前額皮層(dlPFC)的功能相似(?ngür & Price, 2000)。

嚙齒類動(dòng)物與靈長(zhǎng)類前額皮層的纖維投射相似: OFC接受多種感覺(jué)信息的輸入, 包括嗅覺(jué)、味覺(jué)、視覺(jué), 內(nèi)臟感覺(jué)以及軀體感覺(jué), 而mPFC則向腦干、丘腦中控制內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)的腦區(qū)提供主要的輸出, 這兩個(gè)腦區(qū)都與邊緣系統(tǒng)、丘腦聯(lián)系緊密, 但是分屬于兩個(gè)分離的紋狀體?丘腦?皮層環(huán)路, 其中IL與PL分別投射到伏隔核的殼與核, OFC則主要投射到尾狀核與殼核。但是OFC與mPFC之間存在大量的纖維聯(lián)系, 不但表征多種感覺(jué)刺激,同時(shí)也表征感覺(jué)刺激相關(guān)的情感價(jià)值, 所以在指導(dǎo)獎(jiǎng)賞相關(guān)的行為以及決策中起關(guān)鍵作用(?ngür& Price, 2000)。

3.1.1 前額皮層損傷影響策略形成或決策的靈活性

OFC損傷或失活對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的學(xué)習(xí)和執(zhí)行有不同的影響。Pais-Vieira, Lima和Galhardo (2007)最早使用類似博弈任務(wù)的二選一實(shí)驗(yàn)范式考察大鼠 OFC損傷后在高風(fēng)險(xiǎn)和低風(fēng)險(xiǎn)選擇上的偏向,任務(wù)訓(xùn)練持續(xù)幾個(gè)周期后, OFC損傷的大鼠表現(xiàn)出較高的風(fēng)險(xiǎn)偏向。OFC損傷的大鼠從RGT學(xué)習(xí)一開(kāi)始就固著于某一選項(xiàng), 最終學(xué)不會(huì)優(yōu)勢(shì)策略,或策略不穩(wěn)定(Rivalan, Coutureau, Fitoussi, &Dellu-Hagedorn, 2011); 但是如果學(xué)會(huì)RGT、行為穩(wěn)定后損傷 OFC, 優(yōu)勢(shì)策略不受影響(Zeeb &Winstanley, 2011)。在PDT中, 大鼠學(xué)會(huì)之后OFC失活也不影響概率折扣決策的選擇偏向, 只是增加了選擇反應(yīng)時(shí)(St. Onge & Floresco, 2010)。這說(shuō)明OFC在策略學(xué)習(xí)階段起到更加關(guān)鍵的作用。先前的大部分研究都集中在lOFC, 但最近研究發(fā)現(xiàn)mOFC與 lOFC的解剖結(jié)構(gòu)及功能都存在分離,Stopper, Green和Floresco (2014)發(fā)現(xiàn)在學(xué)會(huì)PDT任務(wù)后, mOFC的失活導(dǎo)致大鼠更加冒險(xiǎn), 且在風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)的獎(jiǎng)賞概率降低序列和升高序列任務(wù)都偏向風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng), 說(shuō)明mOFC對(duì)風(fēng)險(xiǎn)偏向的抑制作用,這與 lOFC的作用不同。Orsini, Trotta, Bizon和Setlow (2015)使用足底電擊懲罰作為風(fēng)險(xiǎn)因素,發(fā)現(xiàn)在不影響?yīng)勝p大小辨別能力和焦慮基線水平的前提下, 學(xué)會(huì)懲罰概率折扣的大鼠 lOFC損傷后顯著降低了風(fēng)險(xiǎn)選擇, 這與先前結(jié)論不一致,究其原因, 可能是電擊作為外顯的懲罰, 不同于獎(jiǎng)賞的損失, 而 OFC對(duì)不同懲罰反應(yīng)并不相同;也有可能是損傷 lOFC時(shí)也造成 mOFC損傷, 該問(wèn)題需要進(jìn)一步探究。

mPFC損傷同樣損害風(fēng)險(xiǎn)決策的學(xué)習(xí), 大鼠PL損傷后后在RGT任務(wù)中表現(xiàn)為學(xué)不會(huì)優(yōu)勢(shì)或者策略轉(zhuǎn)換不靈活(Rivalan et al., 2011)。但與OFC作用不同的是, 學(xué)習(xí)過(guò)后損傷 mPFC, 導(dǎo)致大鼠在RGT中對(duì)優(yōu)勢(shì)選項(xiàng)的選擇次數(shù)降低, 可能的原因是 mPFC受損會(huì)導(dǎo)致對(duì)負(fù)性結(jié)果不敏感: 對(duì)作為懲罰的等待時(shí)間的長(zhǎng)短以及其出現(xiàn)的概率不敏感(Paine, Asinof, Diehl, Frackman, & Leffler,2013)。對(duì)學(xué)習(xí) RGT后的大鼠腦切片進(jìn)行 c-Fos免疫組織化學(xué)測(cè)試(c-Fos免疫染色的程度反應(yīng)了腦區(qū)的激活程度), 發(fā)現(xiàn)決策不良的大鼠的 mPFC(包括PL和IL)比決策較好的大鼠的mPFC激活程度高, 決策不良的大鼠可能正處于策略探索階段(de Visser, Baars, Lavrijsen, van der Weerd, & van den Bos, 2011)。St. Onge 和 Floresco (2010)的研究發(fā)現(xiàn)PDT中mPFC失活不是簡(jiǎn)單地影響選擇的風(fēng)險(xiǎn)偏向: 在風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)的獎(jiǎng)賞概率不斷降低的 PDT中, mPFC失活導(dǎo)致大鼠選擇風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)的次數(shù)的遞減幅度變小; 在風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)的獎(jiǎng)賞概率不斷增加的PDT中, mPFC失活導(dǎo)致大鼠選擇風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)的次數(shù)的增加幅度也變小。僅從風(fēng)險(xiǎn)偏向上看, 兩者正好相反; 但無(wú)論是風(fēng)險(xiǎn)偏好的遞減曲線還是遞增曲線均表現(xiàn)為趨于平緩, 說(shuō)明大鼠不是僅僅變得更加冒險(xiǎn)或保守, 而是策略轉(zhuǎn)換變慢。該研究還設(shè)置了控制實(shí)驗(yàn)以排除mPFC功能失活后損傷行為靈活性和概率判斷能力對(duì)決策的影響, 表明mPFC對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的影響不是通過(guò)影響其它行為因素導(dǎo)致的。Jentsch等人(2010)在r-BART中發(fā)現(xiàn)mPFC失活會(huì)干擾大鼠的最優(yōu)決策能力, 導(dǎo)致整個(gè)決策行為中次優(yōu)化、不適應(yīng)行為的比率上升,決策行為的穩(wěn)定性下降。

ACC在解剖上處于整合獎(jiǎng)賞信息腦區(qū)與行為選擇腦區(qū)之間的位置(Hoover & Vertes, 2007), 可將獎(jiǎng)賞的價(jià)值信息傳遞到運(yùn)動(dòng)區(qū), 并且可以預(yù)測(cè)將要做出的行動(dòng)的價(jià)值信息(Alexander & Brown,2011; Hyman, Whitman, Emberly, Woodward, &Seamans, 2013)。但是在風(fēng)險(xiǎn)決策上, ACC似乎更多地參與動(dòng)作的執(zhí)行。ACC損傷雖然學(xué)習(xí) RGT較慢, 但并不影響最終學(xué)會(huì) (Rivalan et al., 2011);而學(xué)習(xí)PDT后ACC暫時(shí)失活也并不影響決策的風(fēng)險(xiǎn)偏向或反應(yīng)速度(St. Onge & Floresco, 2010)。

以上行為學(xué)研究成果, 說(shuō)明OFC和mPFC均參與風(fēng)險(xiǎn)決策, OFC更多參與動(dòng)物風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)中策略的形成和負(fù)性結(jié)果的表征, 而 mPFC作用更加明顯, 既參與策略的形成, 又參與決策的執(zhí)行。對(duì)于皮層這兩個(gè)腦區(qū)功能的差異, 可以有以下解釋: ①研究表明lOFC更多地參與刺激?結(jié)果聯(lián)結(jié), 刺激?結(jié)果的學(xué)習(xí)被內(nèi)隱地包含在整個(gè)RGT學(xué)習(xí)過(guò)程中, 而在RGT的執(zhí)行中則更多是對(duì)優(yōu)勢(shì)策略的提取, 所以lOFC參與RGT學(xué)習(xí)而較少參與每個(gè)周期的執(zhí)行, 未來(lái)應(yīng)該更多地考察lOFC在RGT整個(gè)學(xué)習(xí)進(jìn)程中的作用; 而在PDT中, 每個(gè)周期中在自選任務(wù)前都執(zhí)行迫選任務(wù),與任務(wù)相關(guān)的獎(jiǎng)賞、風(fēng)險(xiǎn)信息都強(qiáng)化于反應(yīng)?結(jié)果聯(lián)結(jié)中, 所以lOFC在PDT上的作用并不明顯; ②mPFC在反應(yīng)?結(jié)果聯(lián)結(jié)中更加重要, 所以在風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)特別是PDT的執(zhí)行上作用十分明顯, 因?yàn)閙PFC還與注意、工作記憶、計(jì)劃等大腦執(zhí)行功能有關(guān), 所以 mPFC可能參與信息的選擇和鞏固、對(duì)形成的策略保持、根據(jù)收益更新策略等環(huán)節(jié), 即參與 RGT和 PDT的學(xué)習(xí)和執(zhí)行的整個(gè)過(guò)程。③在風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程中, OFC可能是“計(jì)算中樞”,而 mPFC更像是“執(zhí)行中樞”: OFC更多地參與對(duì)刺激關(guān)系、環(huán)境信息的處理, 而 mPFC則將信息匯總形成執(zhí)行策略并保存, 然后根據(jù)新的信息進(jìn)行策略更新。

3.1.2 前額皮層在風(fēng)險(xiǎn)決策中參與風(fēng)險(xiǎn)編碼

細(xì)胞電生理研究發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)多個(gè)結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元編碼決策中的獎(jiǎng)賞概率信息(Burke & Tobler,2011), 如頂內(nèi)外側(cè)(Platt & Glimcher, 1999; Sugrue,Corrado, & Newsome, 2004), 中腦腹側(cè)被蓋區(qū)和黑質(zhì)致密部多巴胺能神經(jīng)元(Fiorillo, Tobler, &Schultz, 2003), 中腦和基底部的蒼白球內(nèi)側(cè)、蒼白球外側(cè)及黑質(zhì)網(wǎng)狀部(Hong & Hikosak, 2008;Joshua, Rosin, Vaadia, & Bergman, 2009; Tachibana& Hikosaka, 2012); OFC與邊緣系統(tǒng)、mPFC、感覺(jué)與運(yùn)動(dòng)皮層、顳葉、頂葉等多個(gè)腦區(qū)聯(lián)系緊密,表征刺激的價(jià)值, 并與其他腦區(qū)聯(lián)合指導(dǎo)以目標(biāo)導(dǎo)向行為(Takahashi et al., 2011)。在基于價(jià)值的決策任務(wù)(value-based decision making)中, OFC參與加工與刺激相關(guān)的獎(jiǎng)賞或懲罰信息, 可以表征刺激?結(jié)果的價(jià)值的改變, 并且嚙齒類動(dòng)物 OFC神經(jīng)元更傾向于編碼刺激單方面的信息而非綜合信息(Burke, Franz, Miller, & Schoenbaum, 2008;Roesch, Taylor, & Schoenbaum, 2006; Burton,Kashtelyan, Bryden, & Roesch, 2014)。

以往研究認(rèn)為嚙齒類動(dòng)物OFC中存在編碼獎(jiǎng)賞概率的神經(jīng)元, van Duuren等(2009)研究將不同氣味線索與不同概率的獎(jiǎng)賞建立聯(lián)系, 發(fā)現(xiàn)在線索呈現(xiàn)階段, 大鼠OFC中很多神經(jīng)元表現(xiàn)出放電頻率隨概率而上升或下降。另外, OFC神經(jīng)元在獎(jiǎng)賞評(píng)估階段能編碼大鼠冒險(xiǎn)偏好(risk attitude)。大鼠在自由選擇過(guò)程中表現(xiàn)出風(fēng)險(xiǎn)偏好的差異,分別存在尋求冒險(xiǎn)、中立以及避免冒險(xiǎn)的大鼠。而獎(jiǎng)賞評(píng)估階段有 3種情況: 選擇風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)獲得大額獎(jiǎng)賞、選擇風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)沒(méi)有獲得獎(jiǎng)賞以及選擇安全選項(xiàng)獲得小額獎(jiǎng)賞。追求冒險(xiǎn)的大鼠只有在選擇風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)獲得大獎(jiǎng)賞后OFC神經(jīng)元放電頻率會(huì)顯著升高, 而風(fēng)險(xiǎn)中立的大鼠OFC神經(jīng)元只對(duì)是否獲得獎(jiǎng)賞有放電頻率的變化。這兩種放電模式的差異正說(shuō)明了OFC神經(jīng)元編碼了大鼠的風(fēng)險(xiǎn)偏好。研究還發(fā)現(xiàn)OFC神經(jīng)元的活動(dòng)活性隨風(fēng)險(xiǎn)大小的改變而改變, 并且更多出現(xiàn)在線索呈現(xiàn)階段和獎(jiǎng)賞傳送的階段(Roitman & Roitman, 2010)。靈長(zhǎng)類猴子研究結(jié)果也證明OFC在線索評(píng)估選項(xiàng)階段和獎(jiǎng)賞評(píng)價(jià)階段能編碼風(fēng)險(xiǎn)信息, 而且風(fēng)險(xiǎn)信息的編碼獨(dú)立于價(jià)值編碼(O’Neill & Schultz,2010, 2013)。

關(guān)于OFC的功能和風(fēng)險(xiǎn)決策的關(guān)系尚存在爭(zhēng)議, 很多電生理學(xué)研究結(jié)果表明了這一點(diǎn)。Ogawa等(2013)認(rèn)為大鼠OFC對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的編碼受到獎(jiǎng)賞大小的影響, 研究發(fā)現(xiàn)在線索呈現(xiàn)階段能表征風(fēng)險(xiǎn)的OFC神經(jīng)元, 更大程度上受獎(jiǎng)賞大小顯著性的影響: 即使是編碼風(fēng)險(xiǎn)的神經(jīng)元依然對(duì)獎(jiǎng)賞大小十分敏感。最近的研究觀點(diǎn)認(rèn)為, 作為感覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、聯(lián)結(jié)信息的中樞, OFC的作用是對(duì)當(dāng)前任務(wù)的狀態(tài)的表征, 形成“認(rèn)知地圖” (Takahashi et al.,2013; Stalnaker, Cooch, & Schoenbaum, 2015;Wilson, Takahashi, Schoenbaum, & Niv, 2014)。按照此觀點(diǎn), 風(fēng)險(xiǎn)編碼不是 OFC的核心功能, 而是OFC形成的“認(rèn)知地圖”在風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)中的表現(xiàn)。

大鼠mPFC功能較為復(fù)雜, mPFC神經(jīng)元對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素編碼特征的研究相對(duì)較少。但是近期研究表明 mPFC作為執(zhí)行功能的中樞腦結(jié)構(gòu), 參與不確定性的復(fù)雜表征。大鼠不確定地做出行為時(shí),mPFC的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在一種不穩(wěn)定狀態(tài), 這種不穩(wěn)定狀態(tài)表明大鼠對(duì)新的策略的探索(Karlsson,Tervo, & Karpova, 2012)。

總之, 目前關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)決策的電生理學(xué)研究主要集中在 OFC, 較多關(guān)注腦區(qū)如何進(jìn)行價(jià)值表征和風(fēng)險(xiǎn)表征, 這個(gè)過(guò)程出現(xiàn)在決策的上游階段,而 OFC 作為“計(jì)算中樞”, 更多地處理刺激?結(jié)果的價(jià)值信息; 而mPFC作為“執(zhí)行中樞”在刺激?結(jié)果聯(lián)結(jié)中編碼哪一方面的信息作用不清晰。未來(lái)的神經(jīng)電生理研究需要設(shè)計(jì)出更能體現(xiàn)“執(zhí)行中樞”功能的反應(yīng)?結(jié)果聯(lián)結(jié)范式, 探究 mPFC在風(fēng)險(xiǎn)決策中的具體作用。

3.2 皮質(zhì)下核團(tuán)在風(fēng)險(xiǎn)決策中的作用

3.2.1 基底外側(cè)杏仁核參與風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程的策略保持和轉(zhuǎn)換

在學(xué)習(xí)RGT之前損傷基底外側(cè)杏仁核, 會(huì)顯著降低學(xué)習(xí)的速度, 但不會(huì)長(zhǎng)期地影響風(fēng)險(xiǎn)決策功能; 相反, 在學(xué)習(xí)任務(wù)之后對(duì)基底外側(cè)杏仁核進(jìn)行損傷, 將會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物在RGT中持續(xù)地選擇不利的選項(xiàng)(Zeeb & Winstanley, 2011), 并在PDT中表現(xiàn)出更多的冒險(xiǎn)回避(Ghods-Sharifi, St. Onge,& Floresco, 2009)。結(jié)合杏仁核在情感通路中的作用, 提示杏仁核可能及時(shí)提供皮層適宜和非適宜的刺激信息和結(jié)果信息, 進(jìn)而指導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)決策的學(xué)習(xí)和策略轉(zhuǎn)換; 并且保存與價(jià)值相關(guān)的信息, 來(lái)指導(dǎo)風(fēng)險(xiǎn)決策中最優(yōu)策略的提取。

3.2.2 伏隔核影響風(fēng)險(xiǎn)決策的選擇方向和行動(dòng)強(qiáng)度、編碼風(fēng)險(xiǎn)信息

伏隔核參與風(fēng)險(xiǎn)決策的神經(jīng)機(jī)制非常復(fù)雜并且與其它腦區(qū)產(chǎn)生協(xié)同作用。伏隔核與其他腦區(qū)有廣泛的神經(jīng)纖維聯(lián)系主要受兩類刺激信息輸入:一類是腹側(cè)被蓋區(qū)的多巴胺能輸入, 另一類是前額皮層和邊緣系統(tǒng)的谷氨酸能興奮性輸入。伏隔核根據(jù)腹側(cè)被蓋區(qū)(ventral tegmental area, VTA)的多巴胺能的信息輸入, 對(duì)行為的獎(jiǎng)賞水平進(jìn)行調(diào)節(jié), 進(jìn)而影響風(fēng)險(xiǎn)決策中的選擇偏向(Sugam, Day,Wightman, & Carelli, 2012)。谷氨酸能興奮性輸入來(lái)源主要為: 海馬負(fù)責(zé)提供空間位置、不同刺激聯(lián)結(jié)等信息; 基底外側(cè)杏仁核負(fù)責(zé)提供正性或負(fù)性結(jié)果等情感類信息; 前額皮層負(fù)責(zé)提供行動(dòng)的成本?效益的評(píng)價(jià)信息以及期待?實(shí)際差異的評(píng)價(jià)信息(Floresco, 2015)。伏隔核通過(guò)綜合上述多種類型的信息進(jìn)行價(jià)值判斷來(lái)影響決策的風(fēng)險(xiǎn)偏向和反應(yīng)靈活性。

伏隔核包含兩個(gè)亞區(qū): 核部和殼部。Cardinal和Howes (2005)最先使用PDT研究伏隔核在風(fēng)險(xiǎn)決策中的作用, 對(duì)伏隔核的核部進(jìn)行興奮毒性損傷, 大鼠后表現(xiàn)出風(fēng)險(xiǎn)回避。但是實(shí)驗(yàn)中的損傷處理也造成伏隔核殼部相當(dāng)程度的損害, 所以并不清楚伏隔核的核部和殼部的不同作用。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)大鼠伏隔核整體失活導(dǎo)致在PDT中回避風(fēng)險(xiǎn), 減少動(dòng)物對(duì)冒險(xiǎn)獎(jiǎng)賞的偏好, 也增加了反應(yīng)時(shí); 此外, 伏隔核的核部和殼部在風(fēng)險(xiǎn)決策中的作用并不相同, 殼部的失活會(huì)降低冒險(xiǎn)選擇; 而核部的失活不影響動(dòng)物的選擇, 但會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)延長(zhǎng)(Stopper & Floresco, 2011)。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明伏隔核的核部和殼部在風(fēng)險(xiǎn)決策中的作用不同: 殼部與風(fēng)險(xiǎn)決策偏向和策略轉(zhuǎn)換的關(guān)系更大, 促使大鼠做出冒險(xiǎn)的決策, 而核部影響決策行為的強(qiáng)度。Floresco (2015)總結(jié)伏隔核的功能認(rèn)為, 伏隔核決定著選擇的方向和強(qiáng)度, 核部的作用是促使大鼠即刻行動(dòng), 而殼部的作用是使個(gè)體保持在任務(wù)執(zhí)行上, 調(diào)整行為的方向和靈活性。

紋狀體是腦內(nèi)接受多巴胺能神經(jīng)元投射最多的區(qū)域之一, 伏隔核是紋狀體腹側(cè)部最主要的核團(tuán)。獎(jiǎng)賞的概率大小反映了風(fēng)險(xiǎn)程度的高低, 大鼠的背側(cè)紋狀體神經(jīng)元對(duì)獎(jiǎng)賞概率的反應(yīng)與多巴胺神經(jīng)元對(duì)獎(jiǎng)賞概率的反應(yīng)相類似。Oyama, Hernádi,Iijima和 Tsutsui (2010)采用不同頻率的聲音刺激作為不同概率獎(jiǎng)賞的線索, 在獎(jiǎng)賞預(yù)期階段, 背側(cè)紋狀體神經(jīng)元對(duì)線索進(jìn)行反應(yīng), 線索提示的獎(jiǎng)賞概率越高, 放電頻率越高; 而在獲得獎(jiǎng)賞階段,放電模式正好相反, 獎(jiǎng)賞概率越低, 放電頻率越高, 反映了結(jié)果與預(yù)期的差異。但是背側(cè)紋狀體神經(jīng)元對(duì)概率的編碼和主觀價(jià)值沒(méi)有關(guān)系, 因?yàn)闊o(wú)論動(dòng)物是否飽食, 對(duì)概率信息都有不變的反應(yīng)。相反, 伏隔核神經(jīng)元的活動(dòng)反映大鼠的主觀信息, Sugam, Saddoris和Carelli (2014)考察大鼠在風(fēng)險(xiǎn)與安全的選擇偏好, 發(fā)現(xiàn)伏隔核的神經(jīng)元在大鼠自由選擇階段可以編碼在大鼠風(fēng)險(xiǎn)偏好的信息: 伏隔核核部在決策過(guò)程中表現(xiàn)為抑制的神經(jīng)元越少、而表現(xiàn)為興奮的神經(jīng)元越多, 則大鼠越偏好冒險(xiǎn), 而抑制性的神經(jīng)元越多, 興奮性的神經(jīng)元越少, 則大鼠越偏好安全; 而殼部則正好是相反的模式(Sugam et al., 2014)。這說(shuō)明在伏隔核的兩個(gè)亞區(qū)存在控制風(fēng)險(xiǎn)偏好的不同類型的神經(jīng)元。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)決策的前額皮層?基底外側(cè)杏仁核?伏隔核神經(jīng)環(huán)路

前額皮層與基底外側(cè)杏仁核有交互的直接纖維投射, 均發(fā)出纖維間接投射到伏隔核(Bacon,Headlam, Gabbott, & Smith, 1996; McDonald, 1991)。mPFC與基底外側(cè)杏仁核之間分別通過(guò)腹外側(cè)杏仁核束支和腹內(nèi)側(cè)內(nèi)囊進(jìn)行交互的直接纖維投射;OFC的傳出纖維則主要投射到尾狀核與殼核;OFC與mPFC之間存在大量的纖維聯(lián)系(見(jiàn)圖1)。

圖1 前額皮層?杏仁核?伏隔核神經(jīng)環(huán)路圖

3.3.1 基底外側(cè)杏仁核?伏隔核通路

基底外側(cè)杏仁核投射至伏隔核的神經(jīng)通路主要與目標(biāo)導(dǎo)向性行為的選擇方向有關(guān), 該通路激活后傾向于冒險(xiǎn)選擇, 并進(jìn)一步通過(guò)到運(yùn)動(dòng)區(qū)的投射來(lái)影響行為(Ambroggi, Ishikawa, Fields, &Nicola, 2008)。阻斷基底外側(cè)杏仁核向伏隔核的投射, 動(dòng)物由選擇風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)改為安全選項(xiàng)(Ghods-Sharifi et al., 2009; St. Onge et al., 2012), 究其原因, Smith等(2009)認(rèn)為基底外側(cè)杏仁核?伏隔核通路負(fù)責(zé)編碼不同選擇的相對(duì)價(jià)值信息, 當(dāng)損毀該環(huán)路時(shí), 基底外側(cè)杏仁核?伏隔核環(huán)路對(duì)冒險(xiǎn)選擇的相對(duì)價(jià)值評(píng)價(jià)降低, 因此會(huì)轉(zhuǎn)而選擇風(fēng)險(xiǎn)小的安全的選項(xiàng)。杏仁核?伏隔核受到前額皮層的調(diào)節(jié), 前額皮層通過(guò)發(fā)出至基底外側(cè)杏仁核的下行纖維投射調(diào)節(jié)基底外側(cè)杏仁核?伏隔核環(huán)路的活動(dòng)。

3.3.2 前額皮層?基底外側(cè)杏仁核和基底外側(cè)杏仁核?前額皮層雙向通路

OFC和基底外側(cè)杏仁核的聯(lián)系對(duì)于價(jià)值表征和認(rèn)知靈活性具有重要作用。OFC對(duì)于獎(jiǎng)賞價(jià)值的編碼依賴于杏仁核的傳入信息, 基底外側(cè)杏仁核損傷后, 大鼠OFC神經(jīng)元無(wú)法編碼刺激的獎(jiǎng)賞價(jià)值, 只能編碼刺激的感覺(jué)特征(Schoenbaum,Setlow, Saddoris, & Gallagher, 2003)。OFC指導(dǎo)動(dòng)物進(jìn)行行為轉(zhuǎn)換時(shí)需依賴于來(lái)自基底外側(cè)杏仁核的更新信息的輸入(Stalnaker, Franz, Singh, &Schoenbaum, 2007)。另一方面, OFC損毀導(dǎo)致基底外側(cè)杏仁核的獎(jiǎng)賞期待性神經(jīng)元放電減少, 說(shuō)明OFC編碼了獎(jiǎng)賞的價(jià)值信息, 來(lái)自O(shè)FC的信息輸入又是杏仁核產(chǎn)生獎(jiǎng)賞期待的來(lái)源(Schoenbaum& Roesch, 2005)。采用非對(duì)稱損毀基底外側(cè)杏仁核與 OFC的方法阻斷大鼠基底外側(cè)杏仁核與OFC聯(lián)系后, 大鼠在RGT中策略的學(xué)習(xí)與更新都受到了影響(Zeeb & Winstanley, 2013)。

由于mPFC負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)環(huán)境、位置、事件與相應(yīng)的適應(yīng)性行為之間的連接(Euston, Gruber, &McNaughton, 2012), 其中與基底外側(cè)杏仁核之間的聯(lián)系在適應(yīng)性行為中尤為重要(Likhtik & Paz,2015)。mPFC與基底外側(cè)杏仁核之間雖然存在直接的纖維投射, 但是投射途徑不同: mPFC發(fā)出的下行神經(jīng)纖維途經(jīng)腹內(nèi)側(cè)內(nèi)囊投射至基底外側(cè)杏仁核; 基底外側(cè)杏仁核發(fā)出的上行投射纖維經(jīng)腹外側(cè)杏仁核束支通路到達(dá) mPFC (Bacon et al.,1996)。損傷mPFC?杏仁核下行投射, 將導(dǎo)致選擇傾向于風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng), 而在選擇風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)未獲得獎(jiǎng)賞后轉(zhuǎn)移到安全選項(xiàng)的行為減少, 說(shuō)明對(duì)負(fù)性結(jié)果敏感性降低, 不能夠及時(shí)轉(zhuǎn)換策略, 提示 mPFC-基底外側(cè)杏仁核下行通路參與獎(jiǎng)賞信息的傳達(dá)以及選擇偏差的調(diào)節(jié)(St. Onge, Stopper, Zahm, &Floresco, 2012)。該效應(yīng)與損毀mPFC的結(jié)果非常類似, 也與損傷 mPFC-基底外側(cè)杏仁核雙向投射的效果類似, 但是與損傷基底外側(cè)杏仁核的作用相反。反之, 損傷基底外側(cè)杏仁核-mPFC的上行纖維投射, 對(duì)選擇沒(méi)有影響, 提示雖然基底外側(cè)杏仁核可以將獎(jiǎng)賞信息上行輸入 mPFC, 但是這個(gè)信息不足以改變風(fēng)險(xiǎn)決策的選擇方向。

3.3.3 前額皮層?伏隔核通路

前額葉皮層至腹側(cè)紋狀體的投射是與注意、工作記憶、認(rèn)知彈性等執(zhí)行功能有關(guān)的重要結(jié)構(gòu)(Christakou, Robbins, & Everitt, 2004)。mPFC 至伏隔核的投射受阻, 大鼠在PDT上的風(fēng)險(xiǎn)偏好并不受影響, 但會(huì)造成潛伏期延長(zhǎng)、完成任務(wù)能力下降(St. Onge et al., 2012) 。根據(jù)mPFC-杏仁核通路對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的影響, 可以認(rèn)為 mPFC發(fā)出的下行投射是平行傳出的, 分別調(diào)節(jié)皮層下各個(gè)結(jié)構(gòu)的功能: 發(fā)出纖維投射到杏仁核來(lái)調(diào)節(jié)決策選擇的偏差, 而發(fā)出纖維投射到伏隔核來(lái)控制選擇的速度, 以便快速完成決策任務(wù)(St. Onge et al., 2012)。

在前額皮層?杏仁核?伏隔核環(huán)路的研究中,針對(duì)前額皮層的研究多集中在mPFC。關(guān)于ACC的研究相對(duì)較少。研究結(jié)果顯示, 在基于努力的決策中, ACC的功能依賴于其神經(jīng)環(huán)路的完整性,阻斷ACC與伏隔核之間的聯(lián)系, 導(dǎo)致大鼠無(wú)法在不同價(jià)值的獎(jiǎng)賞之間做出正常選擇(Hauber &Sommer, 2009)。

4 多巴胺和其他單胺類遞質(zhì)系統(tǒng)在風(fēng)險(xiǎn)決策中的作用

4.1 多巴胺能神經(jīng)元和韁外側(cè)核神經(jīng)元對(duì)概率信息和風(fēng)險(xiǎn)信息進(jìn)行編碼

黑質(zhì)致密部和 VTA中多巴胺能神經(jīng)元參與對(duì)風(fēng)險(xiǎn)信息的編碼。Fiorillo等(2003)在條件反射程序中設(shè)立不同視覺(jué)刺激和獎(jiǎng)賞概率之間的聯(lián)結(jié),發(fā)現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)階段, 當(dāng)獎(jiǎng)賞概率增大或者減少時(shí), 多巴胺能神經(jīng)元放電頻率也出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的時(shí)相性升高或者降低(phasic response)說(shuō)明多巴胺能神經(jīng)元能夠編碼概率信息。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn), 接近30%的編碼獎(jiǎng)賞概率的神經(jīng)元除了在概率信息出現(xiàn)時(shí)產(chǎn)生時(shí)相性放電外, 還在刺激呈現(xiàn)之后出現(xiàn)了一種頻率較低的持續(xù)性放電, 這種放電一直持續(xù)到獎(jiǎng)賞時(shí)段。這種持續(xù)性放電和時(shí)相性放電不同, 其放電頻率和風(fēng)險(xiǎn)大小相關(guān)(風(fēng)險(xiǎn)和概率的關(guān)系呈現(xiàn)倒U型曲線, 在獎(jiǎng)賞確定時(shí), 概率為0.5的選項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)最大)。研究說(shuō)明多巴胺神經(jīng)元同時(shí)參與概率編碼和風(fēng)險(xiǎn)編碼。另外, 大鼠伏隔核的 DA含量時(shí)相變化或緊張性 DA水平能夠反映風(fēng)險(xiǎn)信息, Sugam等(2012)評(píng)估大鼠在風(fēng)險(xiǎn)決策中的冒險(xiǎn)偏好, 利用微透析壓技術(shù)測(cè)定任務(wù)過(guò)程中伏隔核的 DA釋放量的時(shí)相性變化, 發(fā)現(xiàn)在大鼠自由選擇階段線索呈現(xiàn)時(shí), 伏隔核中 DA釋放量時(shí)相性變化高低能預(yù)測(cè)動(dòng)物偏向于安全還是風(fēng)險(xiǎn)。St.Onge, Ahn, Phillips和Floresco (2012)用微透析技術(shù)記錄風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程中大鼠前額皮層和伏隔核的緊張性DA水平(tonic DA levels)。前額皮層和伏隔核的DA含量動(dòng)態(tài)變化反映了獎(jiǎng)賞的可獲得性,但伏隔核的DA含量同時(shí)也編碼了風(fēng)險(xiǎn)信息。

多巴胺系統(tǒng)的獎(jiǎng)賞概率信息可能來(lái)源于韁外側(cè)核(lateral habenula, LHb)。研究發(fā)現(xiàn)LHb神經(jīng)元興奮后抑制多巴胺能神經(jīng)元的活動(dòng), 具體過(guò)程為: 刺激LHb的谷氨酸能神經(jīng)元可以導(dǎo)致喙內(nèi)側(cè)被蓋區(qū)(Rostromedial Tegmental, RMTg)神經(jīng)元活動(dòng)增強(qiáng), RMTg再通過(guò)釋放GABA抑制VTA的多巴胺能神經(jīng)元活動(dòng)(Jhou, Fields, Baxter, Saper, &Holland, 2009; Hong, Jhou, Smith, Saleem, &Hikosaka, 2011)。LHb神經(jīng)元編碼獎(jiǎng)賞的放電模式與多巴胺能神經(jīng)元相反, 但反應(yīng)速度相似: 即隨著獎(jiǎng)賞概率的增加, 當(dāng)獎(jiǎng)賞刺激呈現(xiàn)時(shí)LHb神經(jīng)元的放電活動(dòng)抑制(Matsumoto &Hikosaka, 2009);反之, 當(dāng)預(yù)示厭惡事件的刺激出現(xiàn)時(shí), LHb神經(jīng)元的放電頻率增加, 從而抑制多巴胺能神經(jīng)元的活動(dòng)(Bromberg-Martin, Matsumoto, Hong, & Hikosaka,2010)。Stopper, Tse, Montes和 Floresco (2014)電刺激LHb導(dǎo)致DA釋放量出現(xiàn)時(shí)相性的變化, 大鼠在PDT中選擇偏好發(fā)生變化。大鼠選擇風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng)后大獎(jiǎng)賞給予時(shí)刺激 LHb, 冒險(xiǎn)選擇減少, 行為趨向保守; 大鼠選擇安全選項(xiàng)時(shí)刺激 LHb, 冒險(xiǎn)選擇增多。因?yàn)長(zhǎng)Hb對(duì)多巴胺能神經(jīng)元的抑制作用導(dǎo)致大鼠對(duì)獎(jiǎng)賞的敏感性降低, 從而影響DA對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的指導(dǎo)作用。

4.2 不同類型多巴胺受體對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策影響

不同的多巴胺能受體在風(fēng)險(xiǎn)決策PDT中的作用不同(見(jiàn)表1)。在PDT中, 腹腔注射D1受體拮抗劑 SCH23390、D2受體拮抗劑鹽酸依替必利(eticlopride hydrochloride)或者D1/D2受體拮抗劑三氟噻噸, 可以降低大鼠的風(fēng)險(xiǎn)偏好, 注射D1受體激動(dòng)劑SKF81297或D2受體激動(dòng)劑溴麥角環(huán)肽(bromocriptine)則增加風(fēng)險(xiǎn)偏好。與之相反, 注射 D3受體激動(dòng)劑 PD128, 907可減少冒險(xiǎn)選擇,給予 D3受體拮抗劑那法道曲(nafadotride)則具有增加冒險(xiǎn)選擇的作用。D4受體激活或阻斷作用對(duì)選擇行為沒(méi)有影響(St. Onge, Chiu, & Floresco,2010)。而在RGT中, 注射安非他明(amphetamine)來(lái)抑制DA重?cái)z取, 則增加動(dòng)物的風(fēng)險(xiǎn)偏好(Zeeb,Robbins, & Winstanley, 2009)。以上結(jié)果提示, DA釋放的增加可能破壞個(gè)體根據(jù)獎(jiǎng)賞的價(jià)值和不確定性等信息對(duì)行為選擇做出調(diào)整的能力。

進(jìn)一步的研究表明, 不同腦區(qū)的D1和D2受體在風(fēng)險(xiǎn)決策中也具有不同的作用, 如前額皮層和伏隔核中的D1、D2和D3受體在風(fēng)險(xiǎn)決策中作用不同。在mPFC注射D1受體拮抗劑SCH23390將會(huì)降低PDT的風(fēng)險(xiǎn)偏好, 與腹腔注射所得到的結(jié)果一致。而在 mPFC注射 D1受體激動(dòng)劑SKF81297則對(duì)風(fēng)險(xiǎn)選擇偏好無(wú)顯著影響。相反地,在 mPFC注射 D2受體拮抗劑鹽酸依替必利則會(huì)增加動(dòng)物的風(fēng)險(xiǎn)選擇。而 D2受體激動(dòng)劑喹吡羅(quinpirole)將損害動(dòng)物在整個(gè)決策任務(wù)中的表現(xiàn),無(wú)法進(jìn)行優(yōu)勢(shì)選擇, 與 mPFC失活的效應(yīng)類似。說(shuō)明在PDT決策過(guò)程中, mPFC中的D2受體在風(fēng)險(xiǎn)決策中具有重要作用。在伏隔核注射 D1受體拮抗劑會(huì)降低PDT的風(fēng)險(xiǎn)偏好, 與在mPFC注射和腹腔注射所得到的結(jié)果一致。而伏隔核注射D1受體激動(dòng)劑會(huì)增加最適應(yīng)性行為: 當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)有利時(shí)會(huì)增加風(fēng)險(xiǎn)選項(xiàng), 當(dāng)概率下降時(shí)及時(shí)轉(zhuǎn)移, 促進(jìn)行為轉(zhuǎn)向獲利的方向。伏隔核的 D2受體功能比較復(fù)雜, 在研究中沒(méi)有影響風(fēng)險(xiǎn)決策的有效證據(jù),注射 D3受體激動(dòng)劑會(huì)降低動(dòng)物風(fēng)險(xiǎn)選擇(St.Onge, Abhari, & Floresco, 2011; Stopper et al., 2013)。但是也有研究得出不一致的結(jié)論, Mai和 Hauber(2012, 2015)在 mPFC、伏隔核以及 OFC注射 6-羥基多巴胺, 大鼠的風(fēng)險(xiǎn)偏向并不受影響, 這可能與6-羥基多巴胺不是特異性的D1、D2等受體亞型阻斷劑有關(guān)。最新研究發(fā)現(xiàn), D1/D2受體作用主要在核部而不在殼部(Mai, Sommer, & Hauber,2015)。

表1 興奮或阻斷不同多巴胺能受體對(duì)PDT任務(wù)的影響

4.3 其他神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的影響

到目前為止, 在風(fēng)險(xiǎn)決策領(lǐng)域?qū)ι窠?jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的研究主要集中在DA系統(tǒng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的影響上。其他的神經(jīng)遞質(zhì)如五羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)和去甲腎上腺素(Norepinephrine, NA)也有少量研究。研究表明, 人類與嚙齒類動(dòng)物的概率折扣任務(wù)的完成均未受到 5-HT消耗的影響(Anderson, Richell, & Bradshaw, 2003)。而在大鼠賭博任務(wù)中, 注射 5-HT受體激動(dòng)劑 8-OH-DPAT的效果與注射安非他明一樣, 增加了動(dòng)物的風(fēng)險(xiǎn)偏好(Zeeb et al., 2009)。

NA對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的影響目前所知較少。有研究表明, NA神經(jīng)元編碼了不確定性(在給定框架下做預(yù)測(cè))的某些方面, 是以一種與乙酰膽堿相互補(bǔ)充的方式(Yu & Dayan, 2005)。此外, 系統(tǒng)的NA阻塞將會(huì)對(duì)人類的不確定性決策產(chǎn)生影響。近年來(lái)發(fā)現(xiàn) NA的重吸收抑制劑阿托莫西汀和多巴胺重吸收抑制劑 GBR12909共同作用會(huì)損害大鼠在 RGT上的表現(xiàn)(Baarendse, Winstanley, &Vanderschuren, 2013), 提示 NA遞質(zhì)系統(tǒng)和多巴胺遞質(zhì)系統(tǒng)存在相互作用。最近, Montes, Stopper和 Floresco (2015)發(fā)現(xiàn) α2受體激動(dòng)劑氯壓定(clonidine)減少大鼠在 PDT上的風(fēng)險(xiǎn)選擇, 原因是降低了對(duì)獎(jiǎng)賞的敏感性, 而胍法辛(guanfacine)不影響選擇行為。α2受體拮抗劑育亨賓(yohimbine)影響大鼠策略調(diào)整, 是因?yàn)楦淖兞舜笫髮?duì)負(fù)性反饋的敏感性?？梢钥闯? NA在風(fēng)險(xiǎn)決策中的作用比較復(fù)雜, 需要進(jìn)一步研究其作用機(jī)理。

5 小結(jié)與展望

風(fēng)險(xiǎn)決策的動(dòng)物模型是人類研究范式的重要補(bǔ)充, 與人類被試相比, 在研究神經(jīng)環(huán)路結(jié)構(gòu)之間的解剖和功能聯(lián)系上, 嚙齒類動(dòng)物模型有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先, 在行為學(xué)方面, 動(dòng)物模型具有相對(duì)簡(jiǎn)單的行為模式, 通過(guò)動(dòng)物行為的各個(gè)方面的觀察可以推理出決策的各個(gè)階段。其次, 在動(dòng)物模型中可以實(shí)施腦定位損毀與藥物注射、電刺激或者光遺傳激活特殊神經(jīng)元等侵入性干預(yù)手段,也可以在細(xì)胞水平上對(duì)各腦區(qū)的神經(jīng)元放電活動(dòng)進(jìn)行觀察記錄, 通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)可以更加深入地考察腦功能與行為之間的關(guān)系, 是人類研究范式的重要補(bǔ)充。

但是風(fēng)險(xiǎn)決策的動(dòng)物模型有著一定的局限,例如概率折扣任務(wù)無(wú)法對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的人類風(fēng)險(xiǎn)決策進(jìn)行較大程度上的模擬, 甚至不確定的獎(jiǎng)賞概率是否能夠作為風(fēng)險(xiǎn)因素也受到質(zhì)疑。雖然大鼠博弈任務(wù)能夠較好的模擬人類風(fēng)險(xiǎn)決策, 但實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合了各種因素, 不能細(xì)分出決策的各個(gè)階段和各個(gè)因素的作用, 從而在電生理研究推廣上受限。動(dòng)物模型研究和人類決策研究成果有一定差異, 其中一個(gè)因素是風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)的生態(tài)化。近年來(lái), 研究者們也在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策的動(dòng)物模型的改進(jìn)方面進(jìn)行了不懈的努力, 如將懲罰變量引入了概率折扣任務(wù)中(Simon, Gilbert, Mayse, Bizon,& Setlow, 2009); Jentsch等人(2010)設(shè)計(jì)了大鼠的氣球模擬風(fēng)險(xiǎn)決策任務(wù)。以期能在更大程度上對(duì)人類的風(fēng)險(xiǎn)決策進(jìn)行模擬, 增加實(shí)驗(yàn)的效度。

關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)決策神經(jīng)環(huán)路的研究多采用局部腦功能損毀方法, 通過(guò)注射局部可逆性腦功能抑制劑或者神經(jīng)毒素使腦功能暫時(shí)或永久失活。這種方法通過(guò)觀察腦損傷后的行為學(xué)改變可以觀察各個(gè)腦區(qū)在風(fēng)險(xiǎn)決策中的作用。神經(jīng)電生理學(xué)方法通過(guò)記錄不同腦區(qū)的神經(jīng)元放電活動(dòng), 觀察神經(jīng)元活動(dòng)與行為學(xué)之間的關(guān)系, 尤其是在觀察神經(jīng)元在風(fēng)險(xiǎn)決策的各個(gè)階段的編碼方式以及腦區(qū)之間的相互聯(lián)系方面具有一定優(yōu)勢(shì), 目前關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)決策的電生理研究多以猴等靈長(zhǎng)類動(dòng)物為研究對(duì)象, 且研究的腦區(qū)和深部核團(tuán)數(shù)目也有限, 隨著多通道神經(jīng)元記錄等電生理技術(shù)以及光遺傳技術(shù)的發(fā)展, 未來(lái)針對(duì)神經(jīng)元編碼方式等方面的研究將會(huì)具有廣闊的前景。

前額葉?紋狀體?邊緣系統(tǒng)中各神經(jīng)結(jié)構(gòu)與決策的不同環(huán)節(jié)有密切關(guān)系, 而風(fēng)險(xiǎn)決策是一個(gè)信息不斷更新和策略不斷調(diào)整的過(guò)程, 需要根據(jù)環(huán)境信息的變化即時(shí)計(jì)算成本與收益, 并且為了獲得最大利益隨時(shí)調(diào)整選擇方向, 因此是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程, 各個(gè)結(jié)構(gòu)之間形成了復(fù)雜的神經(jīng)聯(lián)系。研究信息如何在神經(jīng)環(huán)路內(nèi)進(jìn)行傳遞, 以及不同腦區(qū)之間如何進(jìn)行協(xié)同活動(dòng), 是未來(lái)進(jìn)一步揭示風(fēng)險(xiǎn)決策神經(jīng)機(jī)制的重要方向。神經(jīng)遞質(zhì)如多巴胺等對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程中動(dòng)物選擇行為的影響尚存在一些爭(zhēng)議, 腦內(nèi)多巴胺含量對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程中其他環(huán)節(jié)是否產(chǎn)生影響, 以及除多巴胺以外其他相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程產(chǎn)生的影響尚待進(jìn)一步研究。

綜上所述, 風(fēng)險(xiǎn)決策的嚙齒類動(dòng)物研究范式及其腦機(jī)制研究對(duì)研究動(dòng)物以及人類的決策行為具有重要作用, 并且已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展, 但仍需在動(dòng)物研究范式的生態(tài)化、神經(jīng)環(huán)路聯(lián)系以及神經(jīng)遞質(zhì)的功能等方面開(kāi)展進(jìn)一步的深入研究。

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