奖励影响外源性线索驱动和内生意图性控制加工的神经机制

摘要

控制加工是指个体受到外源性线索驱动（外源性驱动）或受到个体自身的意图驱动（内源性驱动）通过自上而下的方式调控目标导向性行为的加工过程。先前的控制加工模型将控制加工分为外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工。奖励作为日常生活中的一种重要的动机性激励通常能够促进个体的控制加工。虽然外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工都是个体高级控制加工的重要组成部分，但是大多数先前的研究仅关注奖励如何影响外源性线索驱动的控制加工（例如，抑制控制加工），奖励能否影响以及如何影响内生意图性控制加工（例如，内生意图性抑制控制加工）目前仍旧不清楚。此外，最近的研究表明，某些特定的控制加工成分（例如，外源性线索驱动的转换加工和内生意图性转换加工）不仅会受到奖励本身“绝对价值”的影响，还会受到奖励价值在试次间相对变化（即奖励的“相对价值”）的影响。尽管这些研究为我们探讨奖励和控制加工之间的关系带来了新的启发，然而奖励的“相对价值”怎样影响外源性线索驱动的转换加工和内生意图性转换加工以及这种影响背后的神经机制目前仍旧不清楚。大量先前的研究表明高奖励能够通过诱发个体更高的动机水平进而促进任务表现，但是也有研究表明在某些情境中（例如，在无意识决策任务中）个体的动机水平可能对任务表现没有影响。因此，奖励对个体控制加工的影响是否存在边界需要进一步地进行探讨。 基于上述问题，本文使用高时间分辨率的脑电（Electroencephalogram,EEG）技术，采用事件相关电位（Event-related potentials,ERPs）和时频分析（Time-frequency Analysis,TFA）等方法，通过四个研究（共5个实验）来探讨奖励影响外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工的神经机制。在研究一和研究二中，我们通过考察奖励的“绝对价值”对有意识/无意识外源性线索驱动的抑制控制加工（研究一）和有意识/无意识内生意图性抑制控制加工（研究二）的影响来探讨奖励影响两种类型的抑制控制加工的神经机制以及奖励对控制加工的影响是否存在边界。进一步地，我们在研究三和研究四中通过操纵高奖励和低奖励线索在试次间出现的顺序形成奖励的“相对价值”，并将奖励线索与任务线索范式（研究三）和自主任务转换范式（研究四）结合来进一步探讨奖励价值的相对变化（即奖励的“相对价值”）影响外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工的神经机制。 研究一对高奖励和低奖励线索进行block间设置，并将奖励线索和掩蔽版的Go/No-Go任务结合探究奖励影响有意识和无意识外源性线索驱动的抑制控制加工的神经机制。ERP结果和时频结果一致表明高奖励不但能够促进有意识外源性线索驱动的抑制控制加工，而且能够促进无意识外源性线索驱动的抑制控制加工，这些促进效应都表现为高奖励（相较于低奖励）在前额叶脑区诱发了更正的P3波幅以及更强的theta频段神经震荡活动。这些结果表明前额叶P3成分以及theta频段神经震荡可能参与了奖励对有意识和无意识外源性线索驱动的抑制控制加工进行的持续性的调控。 研究二中的实验1首先使用掩蔽版的Go/No-Go/Choose任务探究有意识和无意识内生意图性抑制控制加工的神经机制。实验1的结果表明有意识内生意图性抑制控制加工在前额叶脑区诱发了N2和P3成分，在时频维度上则表征为早期以及晚期low beta频段的神经震荡活动，表明了内生意图性抑制控制加工可能存在两个加工阶段：早期的决策加工阶段和晚期的行为准备/行为执行阶段。此外，内生意图性抑制控制加工能够由无意识刺激诱发产生，表现为前额叶N2成分以及早期low beta频段神经震荡活动。进一步地，实验2对高奖励和低奖励线索进行block间设置，并将奖励线索和掩蔽版的Go/No-Go/Choose任务结合起来探讨奖励影响有意识和无意识内生意图性抑制控制加工的神经机制。实验结果表明高奖励能够促进有意识内生意图性抑制控制加工，表现为高奖励（相较于低奖励）在前额叶脑区诱发了更正的N2波幅和P3波幅以及更强的早期和晚期low beta频段神经震荡活动。这些结果表明奖励能够持续性地影响内生意图性控制加工中早期的决策加工阶段和晚期的行为准备/行为执行阶段。有趣的是，虽然我们在实验2中也观察到了无意识刺激诱发的内生意图性抑制控制加工，但是高奖励和低奖励对无意识内生意图性抑制控制加工的影响并没有显著性差异，暗示了奖励虽然能够广泛地影响个体的控制加工，但是其对个体控制加工的影响范围仍然受到一定的限制。 研究三通过操纵高奖励和低奖励线索在实验中出现的顺序，并将这些奖励线索和任务线索范式结合探究奖励价值的相对变化对外源性线索驱动的转换加工的影响。实验结果表明个体在奖励价值增加条件下的转换代价（switch cost）比在奖励价值持续高条件下的转换代价更小，表明奖励价值的相对增加能够促进个体的转换加工。ERP结果和时频结果表明在线索刺激呈现阶段，奖励价值增加（相较于奖励价值持续高）在前额叶脑区诱发了更负的关联负变（Contingent Negative Variation,CNV）波幅和更强的theta频段神经震荡活动，然而上述两种奖励类型在顶叶脑区诱发的alpha频段神经震荡活动之间没有显著性差异。在数字任务呈现阶段，奖励价值增加在前额叶脑区诱发了更负的N2波幅和更强的theta频段神经震荡活动。这些研究结果表明了前额叶theta频段神经震荡可能参与了奖励价值的相对变化对外源性线索驱动的灵活性控制加工的调控，而顶叶alpha频段神经震荡则可能广泛参与了个体对工作记忆中任务相关信息的提取和更新。 研究四同样通过操纵了高奖励和低奖励线索在实验中出现的顺序，并将这些奖励线索和自主转换范式结合探究奖励价值的相对变化对内生意图性转换加工的影响。实验结果表明个体在奖励价值增加条件下的自主转换代价（voluntary switch cost）比在奖励价值持续高条件下的自主转换代价更小，而“自主转换概率”则更大，表明奖励价值的相对增加能够促进个体的自主转换加工。ERP结果和时频结果表明在线索刺激呈现阶段，奖励价值增加（相较于奖励价值持续高）在前额叶脑区诱发了更弱的theta频段神经震荡活动，在顶叶脑区则诱发了更强的low beta频段神经震荡活动。在数字任务呈现阶段，奖励价值增加在前额叶脑区诱发了更负的N2波幅和更弱的前额叶theta频段神经震荡活动。这些研究结果表明了奖励价值相对增加时个体可能通过策略性地削弱前额叶中优势的先前任务相关的信息对当前任务表现的干扰，从而将更多的认知资源分配到后续的任务准备阶段最终促进了个体的自主转换加工。 综上所述，本文的研究结果表明奖励影响外源性线索驱动的控制加工和内生意图性控制加工的神经机制之间存在差异。具体而言，前额叶theta频段神经震荡可能参与了奖励对外源性线索驱动的控制加工的调控；相较之下，前额叶/顶叶low beta频段神经振荡则可能与奖励调控内生意图性控制加工密切相关。此外，本文的研究结果还表明奖励既能够通过“绝对价值”持续性地影响外源性线索驱动和内生意图性控制加工，也能够通过“相对价值”灵活地和策略性地影响外源性线索驱动和内生意图性控制加工，体现了奖励对控制加工有广泛的影响。然而，我们同时还发现奖励价值对无意识决策加工无法产生影响，暗示了尽管奖励对个体控制加工有着广泛的影响，这种影响仍然可能存在着边界。

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