奖赏学习对基本认知过程的调节机制

We propose to combine psychophysics and multi-modal brain imaging (EEG, fMRI, and EEG-fMRI simultaneous recording) to investigate the neural mechanisms about how reward learning modulate basic cognitive functions. Particularly, the project will examine the modulation of reward-associated features on the processes of perception, working memory, and attention/executive control. The project will adopt paradigms of breaking-continuous flash suppression, visual search, and memory search, and examine the behavioral measurements and brain imaging signals in order to understand the mechanism of the modulation effects. The project will provide novel evidence for better understanding of the relationship between reward and cognition. The project will also provide theoretical contribution for the treatment of related sensory-perceptual deficits and psychological disorders.

本项目结合心理物理学与多模态脑功能成像（EEG,fMRI,以及EEG-fMRI同步记录），对奖赏学习调节基本认知过程的神经机制进行探索。本项目着重考察奖赏与特定视觉特征通过学习建立的关联如何调节大脑的知觉，工作记忆，以及注意和执行控制等基本认知过程。本项目采用意识突破，视觉搜索，记忆搜索等范式，对相关行为指标以及脑成像信号进行考察，从而研究习得的奖赏关联对认知过程进行调节的神经机制。本项目将为进一步理解奖赏与认知的关系提供关键的原创性证据，并为相关的感知觉能力缺损、心理障碍等疾病的治疗提供理论借鉴。

本项目结合心理物理学与多种脑功能成像技术，较为系统的考察了奖赏学习调节基本认知过程的神经机制，取得了较好的实验与理论性成果。研究结果表明，奖赏学习促进了奖赏关联特征的注意加工，但其相应的底层知觉加工没有受到显著影响。具体而言，我们发现具有奖赏显著性的物体可以通过注意控制进行有效的抑制，对EEG信号的分析揭示了这一行为效应对应于工作记忆过程theta震荡的增强，以及来自前额叶皮层的自上而下反馈。进一步，fMRI研究显示这种抑制效应伴随着干扰刺激所对应的V1区域干扰特征通道激活减弱，以及中脑加工奖赏信号的腹侧被盖区（VTA）的激活增强。这些结果表明，奖赏学习对注意控制的调控方向决定了奖赏在注意优先图中的表达形式，即注意吸引或抑制。通过学习获得的奖赏预测性可以增强刺激的显著性，一方面引发自动的注意捕获，另一方面经由自上而下的认知控制促进对其相关刺激的抑制过程。此外，我们考察了自闭症儿童的面孔奖赏学习及其对面孔注意选择的影响。我们发现，尽管自闭症儿童的学习过程慢于正常儿童，但一旦习得面孔的奖赏属性，其对面孔的注意加工能力与正常儿童没有差异，表明奖赏学习可以促进自闭症儿童的注意与认知训练。