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心理所研究表明眶额叶皮层的多体素神经活动模式同奖赏期待与反馈时的价值加工过程有关
作者: 中国科学院心理健康重点实验室 陈楚侨研究组 ║ 日期: 2016/07/11 

  眶额叶皮层(Orbitofrontal Cortex, OFC)一直以来都被认为在决策和价值计算的过程中扮演着十分重要的角色。而最近的神经结构与功能成像研究表明,动物和人类的眶额叶皮层可能是一个非常复杂的大脑结构,并且,不同奖赏价值在不同区域的功能活动表现各不相同,这意味着需要通过多体素的神经活动模式才能正确反映眶额叶皮层的功能活动。遗憾的是,目前传统的单体素BOLD信号分析手段无法轻易地检测到多体素的功能活动模式,因此,探测眶额叶皮层在价值加工过程中的多体素神经活动模式就显得非常有必要,并且这将成为认知神经科学的一个重要研究方向。 

  通过与来自剑桥大学与明尼苏达大学的国际团队合作,中国科学院心理健康重点实验室NACN团队中的严超博士与陈楚侨研究员利用表征相似性分析(representational similarity analysis, RSA)特别探讨了眶额叶皮层的多体素神经活动模式是否同奖赏期待与反馈时的价值加工过程有关。作为一种新开发的多元模式分析技术,RSA主要借助相关矩阵(Representation Dissimilarity Matrix, RDM),将每一个价值条件在给定脑区(如眶额叶皮层)多元神经活动模式的相互关系描绘出来,基于这个矩阵,探讨眶额叶皮层的多元神经活动模式与其他传统奖赏网络之间的关系,以及价值加工理论模型之间的联系。同时,RSA使用的是不做平滑处理的信号数据,这也克服了传统BOLD信号分析方法中因为过多的使用平滑处理而导致的结果敏感性较低的不足。 

  该研究招募了23名健康群体,要求他们在磁共振扫描仪中完成金钱延迟奖赏任务。研究发现,传统的BOLD信号分析手段并未发现眶额叶皮层对金钱奖赏的期待或者反馈有显著的信号变化,然而,RSA的结果显示,事实上眶额叶皮层在奖赏反馈获取时,主要负责额度以及效价(输赢)的奖赏信息的编码,而外侧眶额叶皮层主要负责损失的奖赏信息的编码。另一方面,无论是否需要动机行为的参与,眶额叶皮层的多体素神经活动模式在期待奖赏时,都表现出与腹侧纹状体与前脑岛相类似的神经活动模式。类似的,眶额叶皮层在获取反馈时,表现出与腹侧纹状体和内侧前额叶相近的多体素神经活动模式。总之,该研究为我们更好地理解眶额叶皮层在金钱奖赏价值编码中的作用奠定了重要基础。它清楚地表明在奖赏反馈获取时,眶额叶皮层不仅可以编码效价信息,同时也编码额度信息。并且,这些发现对理解精神疾病患者的愉快情绪加工以及价值计算的功能异常有着重要的意义。 

  该研究受中国科学院B类先导研究计划、国家自然科学基金、北京市百名科技领军人才项目以及北京科委脑专项的支持。相关研究成果已在线发表于Scientific Reports期刊。
(http://www.nature.com/articles/srep29079 

Yan, C., Su, L., Wang, Y., Xu, T., Yin, D. Z., Fan, M. X., Deng, C. P., Hu, Y., Wang, Z. X., Cheung, E. F. C., Lim, K. O., Chan, R. C. K.* (2016). Multivariate neural representations of value during reward anticipation and consummation in the human orbitofrontal cortex. Scientific Reports, doi:10.1038/srep29079

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