對于背外側前額葉皮質的重復經顱磁刺激可以調節(jié)連續(xù)決策中的價值學習

1. 研究背景

盡管現有研究表明背外側前額葉皮質在價值學習和決策中起到重要作用，但幾乎沒有直接證據證明該區(qū)域參與了連續(xù)決策中的信息整合過程。本研究通過刺激執(zhí)行3階段馬爾可夫決策任務被試的背外側前額葉皮質，探究該區(qū)域如何影響連續(xù)決策中的信息整合效率。

2. 研究方法

2.1 被試

研究共有31名有效被試，全部為男性，平均年齡為23.8歲。

2.2 實驗流程

被試需要參與3階段馬爾可夫決策任務，該任務中的報酬給予有兩種條件：即刻報酬和延遲報酬。在即刻報酬情況下，被試遵循正確的反應流程時每次都會獲得5美分；而在延遲報酬情況下，遵循最優(yōu)反應流程時前兩次會損失5美分，最后一次會收獲25美分。當前選擇不僅會影響當前收益，還會對接下來的收益情況造成影響。每個階段的選擇都是一個二分任務，被試要針對特定的視覺刺激作出選擇。兩種報酬給予條件分別三個實驗block，每個block中有36個試次。在每個試次中，首先注視點呈現0.5s，接下來視覺刺激會呈現1s，被試需要在1s內作出選擇，選擇所帶來的收益會在屏幕上呈現1.5s。

圖1. 兩種報酬條件下的3階段馬爾可夫決策任務。圖A為狀態(tài)轉化結構，圖B為試次步驟

實驗分為兩小節(jié)。在第一節(jié)中，被試首先需要完成練習試次，并確定其運動閾值（MT）。接著對被試的左背外側前額葉皮質或頭頂進行20min左右的rTMS刺激，再使其完成3階段馬爾可夫決策任務。第二節(jié)的流程與第一節(jié)相同，兩節(jié)實驗相隔約一星期。

2.3 刺激參數

利用PowerMAG（Mag & More, Munich, Germany）可視化導航軟件定位目標腦區(qū)，對被試進行頻率為1Hz，持續(xù)約20分鐘（1200個脈沖）的rTMS刺激，刺激部位為背外側前額葉皮質或頭頂（10-20系統(tǒng)的Cz電極處），刺激強度為被試的運動閾值。兩節(jié)實驗中被試接受刺激的部位不同，即在第一節(jié)實驗中接受背外側前額葉皮質刺激的被試在第二節(jié)中會接受頭頂刺激，剩下一半被試相反。

3. 研究結果

漂移擴散模型（Drift Diffusion Model）用于解釋二選一任務表現背后的決策過程。該模型假定決策過程是對各種決策證據的隨機取樣，直到支持某一選擇的證據超過閾值。有三個參數在這個模型中至關重要：漂移率（drift rate）、邊界區(qū)分參數和非決策性時間參數。漂移率越高，決策信息整合能力越強；邊界區(qū)分參數越大，作出決策越慢越謹慎；非決策性時間參數表征除決策過程外用于感知覺編碼和運動的時間。分析思路主要是為了探究接受rTMS刺激的部位對決策表現以及漂移擴散模型三個參數的有何影響。

正確率：在第一節(jié)實驗中接受背外側前額葉皮質刺激的被試在延遲報酬條件中的表現比接受頭頂刺激的被試要差，且此影響在第二節(jié)實驗中也未消失。

圖2. 各小節(jié)的各個條件下rTMS對最優(yōu)行動比例的影響

漂移率：治療部位和小節(jié)的交互作用顯著，開始時接受背外側前額葉皮質刺激的被試不管是在第幾節(jié)實驗的哪種報酬條件下，漂移率均低于頭頂接受刺激的被試。

圖3. 各小節(jié)的各個條件下rTMS對漂移率的影響

4. 結論

本研究采用被試內設計，探究了對左背外側前額葉皮質的離線rTMS 刺激如何影響3階段馬爾可夫決策任務表現，進一步證實了背外側前額葉皮質在連續(xù)決策任務的信息整合中的重要作用。

5. 文獻名稱及DOI號

Wittkuhn, L., Eppinger, B., Bartsch, L. M., Thurm, F., Korb, F. M., & Li, S. C. (2018). Repetitive transcranial magnetic stimulation over dorsolateral prefrontal cortex modulates value-based learning during sequential decision-making. Neuroimage, 167, 384-395.

Doi: 10.1016/j.neuroimage.2017.11.057