背侧前扣带皮层在经济抉择中对努力成本的表征

发布时间：2020-06-26 15:11

【摘要】：经济抉择是一个在付出和收益之间做出权衡以实现净收益最大化的过程。例如动物在觅食过程中会权衡努力成本(effort cost)与食物的收获来选择最佳觅食方案。人们在日常生活中更是常常要权衡付出的努力成本是否与得到的回报相匹配。这样的行为模式表明大脑中存在着将努力成本与所得收益相整合的神经机理。早前的研究认为前扣带皮层(anterior cingulate cortex,ACC)可能是与努力成本编码相关的脑区。这一假说主要是基于以大鼠为对象的损毁实验的结果。当前扣带皮层被损伤后,大鼠不愿付出较高成本的努力来获得较多的回报。然而,近期针对前扣带皮层的研究表明该区仅编码抉择后的价值参数(即被选项的价值和属性),而不编码抉择前的价值参数(即待选项的价值)。因此,前扣带皮层很可能仅参与编码抉择后被选项的价值或努力成本;这需要进一步通过实验来验证。另外,目前针对努力成本编码和整合的神经机理的研究在研究范式上存在缺陷,主要表现在:(1)缺少对努力成本的主观代价的量化;(2)无法区分特定脑区对努力成本的编码是在抉择过程还是抉择后努力成本的执行过程。本研究提出有效的实验范式和新的思路展开研究:(1)以清醒猴为研究对象,采用自由选择的经济权衡任务量化努力成本的主观代价;(2)在时间和空间上将抉择过程和抉择后的行动执行过程分离;(3)运用电生理手段,探讨前扣带皮层神经环路在经济抉择中对于努力成本的编码和整合机理。我们发现,在抉择行为层面,同等奖赏时,猕猴明显地倾向于选择努力成本低的选项;在神经表征层面,背侧前扣带皮层神经元仅在抉择后编码被选项的努力成本;并且对被选项的奖赏和努力成本由两群神经元独立表征。这一结果表明,背侧前扣带皮层可能在抉择完成后,行使启动并维持为获取回报而付出的相应行动的功能。对这一神经机理的研究将帮助我们更深入的了解大脑在经济抉择过程中如何表征努力成本,并且我们可以以此为理论框架探讨与努力成本神经表征相关的神经与精神疾病的发病和治疗机理。
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：B845.1
【图文】：

示意图,猕猴,示意图,扣带回

1.3 ACC 的解剖结构ACC 位于额叶的内侧面，在解剖结构上包含 24 区与 32 区（图 1-2），与 OFC和扣带回相连接，并且位于扣带回内部以及周围区域，人和灵长动物的 ACC 结构虽然有些不同，但是其解剖构成与位置基本相同。弥散张量成像研究表明，人的 ACC 连接模式与猕猴的类似[3, 4]。通过神经束追踪的研究表明，猕猴的 ACC与所谓的边缘系统连接紧密，这些边缘系统包括下丘脑，杏仁核，海马以及纹状体，主要发挥情感以及回报的加工功能[5-8]。另外，ACC 与角回运动区和运动皮层有紧密联接[9]。Carmichael 等人研究表明，ACC 在解剖结构上通过直接投射到扣带回的运动区域而与运动系统紧密联系[5]，由此可以推测 ACC 在抉择过程中可能为运动系统提供关于必需的努力成本付出的信息，使其做好执行运动的准备。

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图 1- 3 ACC 与 OFC 在匹配抉择中功能区别注：ACC与OFC在调控行动价值与刺激价值相关的任务时功能的区别（引自：PH Rudel,2008）。图 A 左：行动-回报匹配实验，当猕猴将杆向上推时，其获得回报的概率为 0.其向右推时，回报概率为 0.25；图 A 右：当猕猴眼睛扫视左边选项时，其获得回报的为 0.75，当其向右扫视目标时，其获得回报的概率为 0.25。图 B 左：对照组（CON） OFC（OFC）、损伤 ACCs(ACCs)的猕猴在行动回报概率为 0.75 时的行动-回报匹配的验中，行动的准确率。图 B 右：对照组（CON）、损伤 OFC（OFC）、损伤 ACCs(AC猕猴在刺激-回报概率为 0.75 时的刺激-回报匹配的抉择实验中，扫视刺激的准确率引自：ME Walton,et al ,2002）。后续的研究进一步发现，ACC 似乎对于与努力付出相关的抉择有特定贡

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