奖赏期待和结果评价的认知神经机制

Reward processing is crucial for human survival. Alterations in the reward system have been associated with various neuropsychiatric disorders. However, reward can be decomposed into two main successive phases: the anticipation phase and the outcome-appraisal phase, as evidenced by animal model, behavioral experiment, and neuroimaging methods. However, it is necessary to employ a new technique with high temporal resolution in order to investigate the chronometry of reward processing more efficiently. Unlike other neuroimaging approaches, the event-related potential (ERP) technique, with its superior temporal resolution, provides a unique opportunity to examine the neural dynamics of reward processing, which permits the separation of neural processes that occur very closely in time, such as the reward anticipation and outcome appraisal. The present project aimed to systemically investigate the cognitive-neural mechanisms of reward anticipation and outcome appraisal with respect to the basic properties of reward (magnitude, valence, and probability), the tempo-spatial features (combining ERP and fMRI), as well as individual differences (behavioral indexes and special groups). Our project would provide a new window for the time course of reward processing and biomarkers for the diagnosis and invention of various reward-related neuropsychiatric disorders.

奖赏加工对人类的生存至关重要，奖赏系统的异常是多种神经精神疾病的核心症状。来自动物模型、行为实验和脑成像的证据支持了奖赏可以在时间上分解为奖赏期待和结果评价两个阶段。但是，奖赏的时间动力学特征决定了只有高时间分辨率的技术才能更为有效地对其进行研究。ERP具有精确到毫秒级的时间分辨率，可以将时间间隔非常接近的两个事件区分开来，是考察奖赏期待和结果评价的最佳选择。基于此，本项目以ERP技术为主，从奖赏的基本属性（量级、效价和概率）、时空特性（fMRI结合ERP）和个体差异（行为指标和特殊人群）三个层面，系统探索奖赏期待和结果评价的认知神经机制。该项目的开展将为我们了解奖赏加工的时间进程提供新的思路，其相关成果也将为奖赏相关的神经精神疾病的诊断和治疗提供重要的生物学标记。

本项目以脑电技术为主，结合量表、行为和功能性磁共振的技术手段奖赏的基本属性（量级、效价和概率）、时空特性（fMRI和ERP）和个体差异（行为指标和快感缺失）三个层面，系统探索了奖赏期待和结果评价的认知神经机制。.本项目第一部分从奖赏的基本属性（量级、效价和概率）的角度，考察奖赏期待和结果评价的认知神经机制。结果发现，1）量级在奖赏系统中是一个普遍性增加的机制，不管是奖赏期待还是结果评价阶段，它都能显著地提升相关ERP成份的波幅；2）概率因素的作用机制不太明确，这可能是由于概率既与奖赏预期值有关，也与风险值有关；3）效价与奖赏期待和结果评价的关系更为微妙，我们发现了主观效价更多地影响了奖赏期待阶段的脑电活动，而情境效价对结果评价阶段的脑电活动的影响更为重要。.本项目第二部分利用ERP的高时间分辨率和fMRI高空间分辨率的优势，采用相似的幸运轮盘任务，从风险加工的角度比较了奖赏期待和结果评价的认知神经机制。结果发现，1）在奖赏期待阶段，高风险选项或高冒险行为，与低风险选项或低冒险行为相比，诱发了更高的SPN波幅以及风险神经网络（腹侧纹状体、丘脑、前扣带回和前脑岛）的更大激活；2）在结果评价阶段，尽管ERP和fMRI都发现赢钱结果诱发了更强的神经活动，但是ERP似乎比fMRI更为敏感。.本项目第三部分行为指标（奖赏动机）和特殊人群（快感缺失）的角度，考察了奖赏期待和结果评价共同和独特的认知神经机制。结果发现，1）奖赏期待阶段的ERP成份能够预测被试愿意付出体力努力的奖赏动机；另外，认知努力对奖赏期待和结果评价的影响不一样，在奖赏期待阶段表现出一种折扣效应，而在结果评价阶段是一种奖赏增加的作用；2）期待性快感缺失与奖赏期待阶段和结果评价阶段的奖赏敏感性有关；社会性快感缺失更多地表现为奖赏期待的不足。.结论：奖赏期待和结果评价具有各自独特的认知神经机制，未来研究有必要将本研究的发现拓展至奖赏相关的临床疾病。