奖赏性线索启动和调控视觉搜索额顶网络的神经机制

近期关于奖赏性信息与视觉搜索任务的交互作用研究体现在两个层面，其一是施加外部奖赏能够影响被试的视觉搜索反应时和正确率，其二是搜索目标本身具有奖赏特性也能够影响行为反应。但是，奖赏性信息对负责视觉搜索的额顶注意网络的动态启动和调控作用仍不清楚。本研究结合Posner空间预提示范式和视觉搜索范式，采用快速事件相关功能核磁共振成像技术，分别操纵线索提示阶段的线索奖赏属性（奖赏性vs.非奖赏性）和线索空间注意属性（有效提示目标位置vs.无效提示目标位置），并操纵目标搜索阶段的目标属性（奖赏性vs.非奖赏性），探讨以下两个核心问题：（1）在线索提示阶段，奖赏性线索产生的自上而下注意准备信号的神经基础，以及该神经基础与传统的空间注意准备信号的异同；（2）在目标搜索阶段，奖赏性线索对负责视觉搜索的额顶注意网络的动态启动和调控作用，重点考察对正确的奖赏性信息的定向过程和对错误的奖赏性信息的重新定向过程。

动机驱动人们追寻那些会得到积极感受的事件，回避那些可能会得到消极回馈的事件。情绪性信息与动机系统具有功能上和解剖上的相关性。我们在一系列行为、脑电和功能磁共振成像实验中，采用线索-目标范式，控制线索奖赏属性和目标情绪属性的任务相关性，考察了奖赏动机影响面孔情绪加工的认知和神经机制。线索提示该试次的奖赏属性，被试对随后出现的面孔刺激判断情绪属性、性别或叠加在面孔上的数字为奇数或偶数，从而导致面孔的情绪属性可能是任务相关的，或是任务无关的。结果发现，奖赏线索在各个任务中均显著加快了被试对目标刺激的反应时，产生显著的奖赏效应。当情绪为任务相关属性时，奖赏期待与目标面孔情绪存在交互作用，情绪性面孔的奖赏效应显著大于中性面孔的奖赏效应；而当情绪面孔为任务无关属性时则没有该交互作用。这些结果说明，奖赏的显著作用是帮助被试将注意资源集中到任务相关的刺激上，奖赏通路与情绪加工通路可能存在共同的或交互影响的神经机制，并且这种交互作用显著受到任务定势的调节。在此基础上，采用事件相关电位技术考察了奖赏期待影响人类面孔情绪识别的神经进程，记录了被试在奖赏线索条件下以及无奖赏线索条件下对情绪面孔进行辨别任务的脑电数据。结果说明，奖赏预期能够调节对面孔情绪的加工，且不同加工进程中奖赏对情绪加工的调节作用逐渐分化，动机性信息促进了个体在加工情绪面孔时的负性偏向。进一步地，采用功能磁共振成像技术考察了奖赏性信息对脑内额顶注意网络和情绪加工回路的调控作用。行为结果与上述研究的结果模式一致。磁共振成像数据结果发现，相对于无奖赏线索，有奖赏线索激活了双侧外枕叶皮层、伏隔核、前脑岛等区域。正性情绪面孔比中性面孔更强地激活了前额叶和腹内侧脑区域，有奖赏试次比无奖赏试次显著激活了脑内奖赏通路的代表区域。重要的是，相对于中性面孔，脑内前扣带回、前脑岛和内侧前额叶对正性面孔的激活在有奖赏条件下显著高于在无奖赏条件下。这些结果说明，枕叶视觉加工皮层存在对奖赏线索的强化表征，并且该表征进一步激活了脑内奖赏通路，奖赏预期提高了被试对即将出现的面孔表情判断的准备状态，并且这种脑内神经通路的准备状态更有利于对正性情绪面孔的检测。这些证据直接证明了脑内动机状态与情绪加工回路的交互作用，为理解奖赏的情绪成分提供了认知神经科学的证据。项目整体进展顺利，共发表4篇SCI收录杂志文章和5篇中文核心期刊文章，并有后续研究结果仍待发表。