奖赏动机对反应抑制功能的影响及其神经机制

摘要

反应抑制(Response inhibition)是指在某一特定的行为环境中，阻止或压抑对运动或认知目标产生干预的不恰当或不想要的行为的能力。反应抑制在人类行为控制中起着非常重要的作用，反应抑制功能受损的行为表现是冲动行为增加。冲动性较高的个体通常行动时没有远见，偏爱即刻满足，没有能力抑制不恰当的行为，更喜欢冒险行为，对新异刺激和奖赏敏感等。信号停止任务(SST)是研究反应抑制功能最常用的一种实验范式。该任务中被试需要对某个优势刺激（Go刺激）做出反应，但是当该刺激之后出现一个停止信号(Stop signal)时，则需要停止做出任何反应。高冲动个体在SST任务中通常表现为停止信号反应时(SSRT)更长。
　　影响反应抑制功能的因素很多，近年来越来越多的研究开始关注动机（特别是奖赏动机）对反应抑制功能的影响。然而，奖赏动机对反应抑制功能的影响是正性（反应抑制功能升高）还是负性（反应抑制功能降低）现在还不是很清楚。以注意缺陷多动障碍症患者(ADHD)为对象的研究发现，在SST任务中，对不同的刺激给予奖赏，会得到不同的实验结果。如果被试成功抑制了对Stop刺激的反应时得到一定数额的奖赏（小礼物或一定数额金钱），而对Go刺激的反应正确与否不会得到奖赏，那么在这种条件下个体将表现出反应抑制功能显著升高（SSRT显著缩短）;如果对被试的Go刺激的正确反应给予一定数额的奖赏，而抑制对Stop刺激的反应成功与否不给予奖赏，那么个体将表现出反应抑制功能显著下降（SSRT显著延长）。虽然先前有研究对奖赏动机如何影响反应抑制功能进行初步探索，然而这些研究受到实验设计和研究对象（都是ADHD患者）的限制，得出的实验结果并不一致并存在很大的局限性。许多研究表明，奖赏动机通常会引发高冲动行为（如攻击行为、成瘾行为等），而冲动行为正是反应抑制功能损伤的行为表现。所以，我们假设奖赏动机可以影响反应抑制功能，并使反应抑制功能下降。随着神经影像学技术的发展，越来越多的研究者开始关注反应抑制的神经机制。然而，奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制了解的还很少。因此，本研究拟以正常大学生为对象，采用SST任务并结合fMRI技术考察奖赏动机对反应抑制功能的影响及其神经机制。
　　研究一使用SST任务探索奖赏动机对大学生反应抑制功能的影响，研究二使用探索奖赏动机对高、低冲动性特质大学生反应抑制功能的影响，研究三使用功能磁共振技术探索奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制。
　　研究一，使用奖赏SST任务和非奖赏SST任务，被试内设计探索奖赏动机对大学生反应抑制功能的影响。首先通过发传单，广告的形式招募西南大学在校本科大学生44名（女24名，男20名），平均年龄(21.40±1.65)。视力或矫正视力正常，无色弱或色盲。奖赏停止信号任务和非奖赏信号停止任务分别包含两个实验run，采用ABBA的实验顺序。所有被试都参加奖赏SST任务和非奖赏SST任务。具体实验过程为:在实验中首先会呈现一个刺激线索提示。提示黄色按1键反应，蓝色按2键反应;随后呈现一个注视点，提示刺激即将呈现。注视点消失之后，刺激开始出现，要求被试根据刺激做出相应反应。实验中要求被试看到刺激出现后快速做出反应，不能故意延迟等待，必须在刺激消失前做出反应，当刺激后出现一个停止信号时，被试必须停止按键反应。在奖赏程序中，Go试次正确反应后会有一元钱的奖励，反应错误没有奖励也没有惩罚，Stop试次停止失败时给予扣除一元钱的惩罚。在每次反应结束后给予一个反馈，反馈的内容为当前获得总的奖赏金额。Go试次正确反应后奖赏每次累加，Stop试次抑制失败并不随即减去一元钱，而是在实验的一个小阶段（32个试次）结束后一起减掉。实验结束时屏幕上呈现本实验最终获得的总奖赏金额。在非奖赏程序中，Go和Stop试次反应之后只反馈正确错误，实验结束时在屏幕上呈现正确反应和成功停止的总次数。实验结果表明，与非奖赏条件相比，奖赏条件下GoRT显著缩短(t(43)=2.25，p=0.03）。然而，SSRT却显著延长(t(43)=-4.61，p=0.00)。
　　研究二，使用奖赏SST任务和非奖赏SST任务，2（非奖赏停止信号，奖赏停止信号）×2（高冲动组大学生，低冲动组大学生）混合实验设计探索奖赏动机对不同冲动性特质大学生反应抑制功能的影响。首先通过BIS-11量表筛选被试，筛选高冲动性被试22名（女12名，男10名），平均年龄(22.40±1.43)。低冲动被试22名（女11名，男11名），平均年龄(22.24±1.56)。奖赏停止信号任务和非奖赏信号停止任务分别包含两个实验run，采用ABBA的实验顺序。所有被试都参加奖赏SST任务和非奖赏SST任务。研究二的实验流程同研究一。ANOVA分析结果表明，GoRT在高低冲被试间变量上，以及奖赏和非奖赏被试内变量的主效应显著差异，但是交互作用不显著。SSRT在高低冲被试间变量，以及奖赏和非奖赏被试内变量的主效应显著差异，但是交互作用不显著。配对样本T检验的结果表明，非奖赏GoRT与奖赏GoRT相比较，高冲动组表现出显著差异，奖赏GoRT显著短于非奖赏GoRT;然而低冲动组非奖赏GoRT与奖赏GoRT相比并没有表现出显著差异。非奖赏SSRT与奖赏SSRT相比较，高冲动组表现出显著差异，奖赏SSRT显著长于非奖赏SSRT;然而低冲动组非奖赏SSRT与奖赏SSRT相比并没有表现出显著差异。双样本T检验结果表明，在奖赏/非奖赏GoRT上高低冲组表现出显著差异，高冲动组显著低于低冲动组。然而在奖赏/非奖赏SSRT上，两组被试也表现出显著差异，但是结果却是相反的，高冲动组显著高于低冲动组。
　　研究三，使用功能磁共振技术，奖赏SST任务和非奖赏SST任务，2（非奖赏停止信号，奖赏停止信号）×2（高冲动组大学生，低冲动组大学生）混合实验设计探索奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制。实验程序和被试同研究二。研究三分为三个小的研究，研究三A，研究奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制(1)—基于脑区激活水平;研究三B，研究奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制(2)—基于脑区间的功能连接;研究三C，研究奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制(3)—基于脑区间的效能连接。实验流程同研究一。研究三A的实验结果表明，与非奖赏条件相比，奖赏条件的Stop vs Go引发激活显著下降的脑区主要包括:双侧额下回，双侧前辅助运动区，双侧尾状核，双侧壳核，双侧苍白球等。并没有发现显著升高的脑区。此外，与非奖赏条件相比，在奖赏条件下，高冲组Stop vs Go相关脑激活显著下降的脑区主要包括:双侧额下回，双侧前辅助运动区，双侧尾状核，双侧壳核，双侧苍白球;并没有发现脑激活显著升高的脑区。与非奖赏条件相比，在奖赏条件下，低冲组Stop vs Go相关脑激活显著下降的脑区主要包括:双侧额下回，双侧前辅助运动区和左侧苍白球。也没有发现脑激活显著升高的脑区。心理生理交互作用分析(PPI)的结果表明，奖赏条件相关的脑区间的功能连接改变高冲组显著高于低冲组，这些脑区主要包括:额下回与前辅助运动区，前辅助运动区与尾状核，尾状核与壳核、苍白球。没有发现功能连接改变低于低冲组的脑区。DCM分析结果显示，高冲组在非奖赏条件下，超直接通路与间接通路在反应抑制过程中共同起作用（并且没有显著差异）。但是在奖赏条件下，超直接通路与间接通路在反应抑制过程中共同起作用，但是间接通路起主导作用（间接通路显著高于超直接通路）。低冲组在非奖赏条件下，超直接通路与间接通路在反应抑制过程中共同起作用（并且没有显著差异）。在奖赏条件下，超直接通路与间接通路在反应抑制过程中共同起作用（两条通路没有显著差异）。
　　本研究得出如下结论:
　　(1)奖赏动机对个体的反应抑制功能具有显著影响，与非奖赏条件相比较，奖赏条件先个体的反应抑制功能显著降低。在信号停止任务上表现为:GoRT显著缩短，SSRT显著延长。
　　(2)奖赏动机对不同冲动性特质个体的反应抑制功能的影响不同，奖赏动机对高冲个体的反应抑制功能影响较大，并且随着个体冲动特质水平的升高，这种影响显著升高。
　　(3)在奖赏条件下个体表现出反应抑制相关脑区的激活显著下降，并且这些脑区间的功能连接水平显著降低。
　　(4)在奖赏条件下，高冲动性个体主要通过间接通路成功抑制对停止信号的反应。

目录

声明

摘要

1、文献综述

1．1 反应抑制

1．2 奖赏动机与反应抑制的关系

2、问题提出与研究设计

2．1 问题提出

2．2 研究意义

2．3 研究设计与思路

3、奖赏动机对反应抑制功能的影响—基于stop signal task

3．1 研究目的及假设

3．2 研究方法

3．3 实验结果

3．4 讨论

4、研究二：奖赏动机对反应抑制功能的影响：不同冲动性特质个体间的差异

4．1 研究目的及假设

4．2 研究方法

4．3 实验结果

4．4 讨论

5、研究三A：奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制—基于脑区的激活水平

5．1 研究目的及假设

5．2 研究方法

5．3 磁共振数据获得及数据处理

5．4 实验结果

5．5 讨论

6、研究三B：奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制—基于脑区间的功能连接

6．1 研究目的及假设

6．2 研究方法

6．3 磁共振数据获得及数据处理

6．4 实验结果

6．5 讨论

7、研究三C：奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制—基于脑区间的效能连接

7．1 研究目的及假设

7．2 研究方法

7．3 磁共振数据获得及数据处理

7．4 实验结果

7．5 讨论

8 总讨论

8．1 奖赏动机对反应抑制功能的影响

8．2 奖赏动机对高低冲动性被试反应抑制功能的影响

8．3 奖赏动机影响反应抑制功能的神经机制

8．4 不足和展望

9 结论

参考文献

附录

致谢

硕士在读期间发表的论文和参与的研究项目