決策中前扣帶回和眶額皮層的作用比較

決策中前扣帶回和眶額皮層的作用比較第1頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月Clicktoedittitlestyle壹Text2Text3Text4概念分析ClicktoaddtextAddtext1Addtext2Addtext3Addtext4Addtext5ClicktoaddtextAddtext1Addtext2Addtext3Addtext4Addtext5ClicktoaddtextAddtext1Addtext2Addtext3Addtext4Addtext5第2頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月額葉

額葉一般分為三個部分，由后往前依次是：運(yùn)動皮層（4區(qū)）：在中央溝的前面，是額葉中最靠后的部分。次級運(yùn)動皮層：在運(yùn)動皮層的前面，包括外側(cè)前運(yùn)動皮層和附屬運(yùn)動區(qū)域（6區(qū)）、額葉眼區(qū)（8區(qū)）、Broca區(qū)（44區(qū)，也可能是45區(qū)）、扣帶回皮層后部。前額皮層：占據(jù)了人類整個額葉皮層的一半。第3頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月前額皮層可以進(jìn)一步細(xì)分成三個部分，依次是：

1.外側(cè)前額皮層：9到12區(qū)的外側(cè)部分、全部的45、46區(qū)以及47區(qū)上部。

2.腹內(nèi)側(cè)前額皮層：9到12區(qū)的內(nèi)側(cè)部分、47區(qū)下部。

3.扣帶回前部：24、25和32區(qū)。第4頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月決策（decisionmaking）是人類以及許多動物所共同具有的能力，是一種較高級的心理功能。在動物實驗中，決策與行為選擇（actionselection）的意義相同，因為兩者可以被視為這樣的行為活動：在數(shù)個備選項中，經(jīng)過利與弊，或者是收益（benefit）與成本（cost）之間的權(quán)衡，根據(jù)權(quán)衡的結(jié)果輸出行為，選擇其中的某個或某幾個選項。第5頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

ACC和OFC共同參與了強(qiáng)化指導(dǎo)下的決策、情緒和社會行為，這一觀點得到了一致認(rèn)同。在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實驗室和精神心理學(xué)臨床中都產(chǎn)生了對這些區(qū)域的興趣，關(guān)于各個區(qū)域的不同作用的觀點是最近才出現(xiàn)的。這反映了對強(qiáng)化指導(dǎo)下的決策的加工過程的更進(jìn)一步的理解。比如對其強(qiáng)化預(yù)期、探索和更新的表征，對行為效價的評價，還有這樣的理解：選擇不僅僅由獎賞的預(yù)期而且由行為所需要的成本所指導(dǎo)。

ACC和OFC是靈長類和其他動物額葉的分區(qū)。這兩個區(qū)域與編碼獎賞和強(qiáng)化的區(qū)域：比如腹側(cè)紋狀體和杏仁核相連。然而，然而這兩個區(qū)域的作用不可能都是相同的。越來越多的觀點認(rèn)為：強(qiáng)化指導(dǎo)下的決策有不同的成分，ACC和OFC不同地作用于這種過程。第6頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

ACC和OFC盡管都與強(qiáng)化指導(dǎo)下的行為相關(guān)，但它們也許分別在與行為或者刺激相聯(lián)系的強(qiáng)化下的指導(dǎo)占優(yōu)勢。盡管ACC和OFC都可以通過與紋狀體和杏仁核的結(jié)構(gòu)聯(lián)系通達(dá)強(qiáng)化的信息，但是相連的其它區(qū)域是不同的。OFC更多地直達(dá)刺激的信息，比如視覺物體；ACC更多地直達(dá)空間和運(yùn)動系統(tǒng)。比如，在恒河猴和人身上，外側(cè)OFC與顳葉和周圍鼻腔相連，但缺乏直接的突觸去影響前運(yùn)動皮層。相反，ACC和視覺區(qū)域聯(lián)系較弱，但是ACC溝部直接與前運(yùn)動皮層，運(yùn)動皮層和脊髓的腹側(cè)角相連。第7頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月OFCACC對感覺刺激—強(qiáng)化的表征對行為—強(qiáng)化的表征對獎賞預(yù)期的表征對行為效價的表征對偏好的表征行為的產(chǎn)生基于延遲的決策基于努力的決策情緒反應(yīng)社會行為第9頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月由于PET較差的時間分辨率，使得研究者還無法確定ACC、外側(cè)前額葉皮層與后部活躍腦區(qū)的明確作用。Snyder等的事件相關(guān)電位（ERPs）研究對此作了解答。實驗采用相減法，得出了詞產(chǎn)生與復(fù)述條件之間ERPs的波型差異。采用定位法，可以確認(rèn)它們活動差異的來源和時間進(jìn)程。同時采用PET技術(shù)可以確定各個活動集中腦區(qū)之間的空間關(guān)系。結(jié)果表明，第一個差異出現(xiàn)在靶名詞呈現(xiàn)后180ms，產(chǎn)生源只在ACC；第10頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月大約30ms之后，第二個產(chǎn)生源出現(xiàn)在左半球的外側(cè)前額葉皮層；最后，大約在刺激呈現(xiàn)后620ms，左半球的后部皮層出現(xiàn)了第三個產(chǎn)生源?；谶@一時間進(jìn)程研究者認(rèn)為，ACC的最早活動反映了注意資源在這些新異刺激間的分配，它也許建立了外側(cè)前額葉皮層工作記憶系統(tǒng)活動的一個節(jié)點，以便進(jìn)一步從后部腦區(qū)有關(guān)詞的長時語義記憶中獲取表征。隨著加工在后部腦區(qū)語義網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散，工作記憶系統(tǒng)將抑制那些無關(guān)的聯(lián)想表征（如紅的，或圓的），允許相關(guān)聯(lián)想得以激活（如吃）。可見，ACC的注意監(jiān)管作用可以保證目標(biāo)定向行為中工作記憶和長時記憶之間的相互作用。第11頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月一、認(rèn)知控制中控制和監(jiān)控的分離

認(rèn)知規(guī)則的理論表明了由兩個必要成分組成的系統(tǒng)：一個完成控制，另一個監(jiān)控操作并且當(dāng)控制調(diào)節(jié)需要資源時發(fā)出信號。監(jiān)控(monitoring)與控制(control)是兩個完全不同的過程?？刂剖侵敢环N自上而下的、資源有限的認(rèn)知機(jī)制,根據(jù)注意、指導(dǎo)的情境或者目標(biāo)表征來調(diào)節(jié)信息加工;監(jiān)控是指如果信息加工不充分,把一個簡單的算法運(yùn)用于有限的信息領(lǐng)域,以評估信息加工的質(zhì)量并且執(zhí)行控制,使控制機(jī)制警覺的一種認(rèn)知機(jī)制。因為沒有監(jiān)控機(jī)制,控制根本不能完成,由此可以認(rèn)為監(jiān)控和控制是兩個互補(bǔ)的過程。現(xiàn)在對于控制研究較多,但是對監(jiān)控機(jī)制考察的很少。第12頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月控制的定義通常為有限的資源系統(tǒng)區(qū)指導(dǎo)自愿的、復(fù)雜的行為。解決困難、新穎或復(fù)雜的任務(wù)，克服習(xí)慣性反應(yīng)與糾錯都需要高水平的認(rèn)知控制。認(rèn)知控制通常被認(rèn)為自上而下的提供給任務(wù)相關(guān)加工；比如，任務(wù)的注意需要的表征被用于偏向地加工支持任務(wù)相關(guān)的刺激和反應(yīng)并因此建立合適的刺激——反應(yīng)地圖。另外一些研究表明第二種成分需要提供持續(xù)的反饋，以暗示控制是否得到了有效的分配。功能神經(jīng)成像的研究技術(shù)表明了認(rèn)知控制和DLPFC以及ACC（BA24andBA32）有關(guān)，它們共同激活。但是，想要分離DLPFC及ACC是困難的，因為當(dāng)任務(wù)越難，策略加工就越需要兩者的合作，比如自上而下支持和評價系統(tǒng)的輸出。第13頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月事件相關(guān)功能磁共振成像（ERfMRI）和stroop任務(wù)的任務(wù)轉(zhuǎn)換版本被用來研究認(rèn)知控制的組成部分在人腦中是否有不同的神經(jīng)基礎(chǔ)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)了雙重分離。在任務(wù)準(zhǔn)備后期，左側(cè)DLPFC（9區(qū)）在顏色命名時比詞匯閱讀時有更多的激活，與完成控制的作用一致。相反，前扣帶回皮層（24、32區(qū)）在對不一致刺激反應(yīng)時有更多的激活，與執(zhí)行監(jiān)控的作用一致。第14頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

一些神經(jīng)成像研究報道了這些區(qū)域的相關(guān)分離。ACC不激活而DLPFC激活出現(xiàn)在對工作記憶中的信息需要保持和操作時。當(dāng)任務(wù)需要注意分配、新穎性和沒有確定答案的反應(yīng)，或克服優(yōu)勢反應(yīng)時ACC被更多地觀察到比DLPFC激活。在傳統(tǒng)的stroop任務(wù)中，ACC在色詞不一致條件下會激活（需要克服讀詞傾向，反應(yīng)會慢）。這種相關(guān)的分離使我們假設(shè)DLPFC更多地與保留和表征任務(wù)的注意要求有關(guān)，ACC參與當(dāng)兩種反應(yīng)競爭時，監(jiān)控錯誤或反應(yīng)沖突的出現(xiàn)。但是對兩種區(qū)域在認(rèn)知控制中的作用的很多解釋都不明確。為了研究DLPFC和ACC功能的雙重分離的假設(shè)，我們采用了stroop范式的修訂版本，被試在每次反應(yīng)之前給予指導(dǎo)是讀詞（更自動化的反應(yīng)）還是命名顏色（需要更多的控制）。在延遲之后，呈現(xiàn)刺激。因此，這個任務(wù)從時間上分離了包括表征與保留任務(wù)注意需要的指導(dǎo)相關(guān)策略加工，和包括評價的反應(yīng)相關(guān)的加工。第15頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗程序：被試：n=12stroop范式的變式結(jié)果；準(zhǔn)備期：每個實驗的前5次掃描指導(dǎo)—相關(guān)的激活DLPFC在顏色命名時比讀詞時激活更多，自上而下的控制功能，DLPFC激活越多，干擾信息（沖突）就越少?！刂乒δ芊磻?yīng)期：每次實驗的后4次掃描ACC不一致情況下顏色命名時更多地激活，更多干擾時（反應(yīng)時間更長時），ACC的激活更多，這說明ACC是一種沖突監(jiān)控作用。雖然DLPFC也有激活，不一致與一致的情況下相比，并沒有顯現(xiàn)出更多的激活。本研究中，DLPFC的作用與以往的研究一致。在延遲反應(yīng)任務(wù)中前額葉相似區(qū)域的持續(xù)的神經(jīng)激活解釋為與控制有關(guān)的策略加工，而第17頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月且這一區(qū)域的損傷表現(xiàn)為不能夠運(yùn)用工作記憶匯中儲存的復(fù)雜信息。Stroop及相關(guān)的范式的計算機(jī)模型表明DLPFC也許負(fù)責(zé)對包括任務(wù)和注意要求的環(huán)境信息的保持與表征。總之，這些數(shù)據(jù)表明了認(rèn)知控制是通過一個涉及密切交互作用的分布式網(wǎng)絡(luò)在腦內(nèi)完成的變化的過程，然而是一個可以在解剖上分離的成分。在這個系統(tǒng)中，DLPFC提供了適當(dāng)任務(wù)行為的自上而下的支持，然而另外的成分，比如ACC很可能參與了評價性加工，暗示了什么時候需要更多的控制。這些問題還有待進(jìn)一步細(xì)化。第18頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月二、外部指導(dǎo)或者自主行為ACC自主行為選擇調(diào)節(jié)以前經(jīng)驗和自主選擇的關(guān)系OFC外部指導(dǎo)下的決策在選擇是自主的相比較是指令下的結(jié)果時，ACC的作用尤其重要。Walton和同事測量了人類在自主選擇最佳行為的過程中大腦的激活。在這個任務(wù)中，被試被教會3種反應(yīng)規(guī)則。這與3種刺激和3種可能的手指運(yùn)動相聯(lián)系。在每一個試驗中，呈現(xiàn)一種刺激，被試的任務(wù)就是第19頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月基于某種當(dāng)時恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)規(guī)則去做正確的反應(yīng)。每次反應(yīng)后提供是否是正確行為的反饋。在被試依據(jù)某一特定反應(yīng)規(guī)則做一定數(shù)量的實驗后，一個提示出現(xiàn)了，指導(dǎo)他們是運(yùn)用同樣的規(guī)則還是轉(zhuǎn)換成兩種反應(yīng)規(guī)則的另一種。然而，與大多數(shù)先前的實驗不同，轉(zhuǎn)換線索僅告訴被試變化出現(xiàn)了但是并沒有通知哪種反應(yīng)規(guī)則合適。對ACC的fMRI測量表明ACC在自愿＋監(jiān)控條件下，相比較固定＋監(jiān)控等另外三種條件下有更多的激活。第20頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第21頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)被試作出意志選擇和監(jiān)控結(jié)果時ACC區(qū)域的激活當(dāng)既需要監(jiān)控結(jié)果，又需要做出意志行為時ACC的激活水平是最高的第22頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月很明顯地在自愿＋監(jiān)控和自愿或者固定條件下都沒有顯示OFC有任何更多的激活。然而，這篇fMRI研究Walton等也對以下作了單獨的比較：在固定＋監(jiān)控條件比自愿＋監(jiān)控條件在轉(zhuǎn)變時OFC腦區(qū)有更多的激活，相對應(yīng)地這區(qū)域參與了監(jiān)控由外部指令而非內(nèi)在產(chǎn)生的行為的結(jié)果，這些比較確實發(fā)現(xiàn)了OFC的激活。第23頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月不僅僅利用錯誤信息更新對行為效價的估計，而且利用積極的結(jié)果和獎賞。不管結(jié)果是正性的（正確）還是負(fù)性（錯誤）的，ACC的激活是相似的。第24頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月三、基于時間計算或能量付出的決策ACC基于努力的決策損傷——變懶惰OFC計算值不值得等待對獎賞預(yù)期的表征時間延遲損傷——沖動性所用范式：T—maze任務(wù)在付出努力的實驗里，研究人員多運(yùn)用T迷宮障礙實驗來考查動物是否愿意付出努力來獲得（更多）的回報。動物T字的分岔口面臨著決策：或者去沒有障礙的一側(cè)，可以得到少量的食物；或者去有障礙的另一側(cè)，需要翻越障礙才能得到更多的食物。動物需要權(quán)衡的是，多得到的食物，是否值得多付出能量用于翻越障礙？第25頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月

我們把決策被視為是一種選擇，而選擇的依據(jù)是收益與成本之間經(jīng)過權(quán)衡了的結(jié)果。顯然，權(quán)衡是一個計算的過程，雖然很多時候并不明確需要經(jīng)過數(shù)字的運(yùn)算，但是決策者需要在各個選擇之間進(jìn)行比較，既考慮哪個選擇可以得到的獎賞最多，也要考慮實現(xiàn)各個選擇所需的成本有多少。目前關(guān)于計算的模型將目標(biāo)腦區(qū)集中在了皮層，認(rèn)為大腦皮層經(jīng)過計算，權(quán)衡了各種可能的利弊后，會對某個或某幾個備選行為形成偏好，然后用谷氨酸將這種對于各個備選行為的權(quán)衡結(jié)果投射到基底神經(jīng)節(jié)（basalganglia），再由基底神經(jīng)第26頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月節(jié)經(jīng)過加工輸出被選擇了的行為。采用局部損毀的方法，可以比較清楚地觀察某個區(qū)域在行為中所發(fā)揮的作用。研究人員用此方法針對前額葉皮層的眶額（orbifrontalcortex,OFC）和扣帶前回（AnteriorCingulatecortex,ACC）在延遲折扣和付出努力兩種模型中的作用分別做了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，損毀眶額回，增加動物的沖動行為（但也有沖動性降低的報道），但是并不影響動物愿意去翻越障礙而獲得更多食物；而損毀扣帶前回的結(jié)果則剛好相反：損毀扣帶前回使動物變得更為“懶惰”，不愿意為了獲得更多食物而翻越障礙，但是并不影響動物為了得到更多食物而多等一會。第27頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月因此，盡管獎賞均是食物，但是由于在延遲折扣和付出努力的模型中成本分別是時間和能量，因此參與成本計算與控制的區(qū)域在腦結(jié)構(gòu)上發(fā)生了分離：眶額回承擔(dān)時間的計算，而扣帶前回則考慮能量的付出。除了時間折扣，在概率折扣中，研究人員同樣發(fā)現(xiàn)需要眶額回的參與，但是機(jī)制更為復(fù)雜。損毀眶額回的結(jié)果并不一致，冒險性選擇增加和減少的結(jié)果都有。但是在以人為被試的賭博性游戲中，眶額回?fù)p傷的病人往往表現(xiàn)出的是冒險性行為。Vieira等人經(jīng)過研究，認(rèn)為眶額回依據(jù)不同的不確定性，會有不同的作用。具體地說，一個是杠桿不確定性，一個是總體不確定性。第29頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月在經(jīng)典的概率折扣研究中，動物首先經(jīng)過反復(fù)學(xué)習(xí)，使之明白兩根桿所帶來的不同食物獎賞與獎賞呈現(xiàn)的不同概率。這便是杠桿不確定性：因為某一次的壓桿，并不知道會造成什么樣的結(jié)果；但是，隨著壓桿次數(shù)的增多，由于之前經(jīng)過學(xué)習(xí)，已經(jīng)大致知道了概率，因此總體能得到多少獎賞是比較清楚的。在這種情況下，損毀眶額回，是減少冒險選擇的。而對于總體不確定性，Vieira等人的實驗程序是這樣設(shè)計的：壓一根桿每10次可以有8次得到1份食物；而壓另一根桿每10次第30頁，課件共36頁，創(chuàng)作于2023年2月可以有3次得到3份食物。并且重要的是，在他們的實驗里，事先不讓動物進(jìn)行密集的學(xué)習(xí)，因此即使進(jìn)行了較多次的測試，動物只能形成高風(fēng)險/高獎賞與低風(fēng)險/低獎賞的印象，不可能像杠桿不確定情形下那樣對每根桿的概率都了解清楚。所以，每一次壓桿所帶來的結(jié)果對于動物來說都是未知，因此叫總體不確定性。此時損毀眶額回，動物表現(xiàn)出更多的冒險選擇，與人的研究相一致。實際上總體不