“經(jīng)濟決策”，即評估環(huán)境中的各種選擇以確定最佳行動方案的過程，對于生存和幸福感至關(guān)重要。為了做出最佳決策，每個選項的神經(jīng)表征必須與其所預(yù)測結(jié)果的信息相結(jié)合，以提供每個選項的主觀價值表征。主觀價值的神經(jīng)表征已在眶額皮層（OFC）中確定，OFC在電極微刺激下可能會使選擇行為產(chǎn)生偏差。這些結(jié)果支持了一個廣泛的假設(shè)，即OFC在經(jīng)濟決策中發(fā)揮作用。然而，OFC的損傷和失活在選擇行為上產(chǎn)生了相互矛盾的結(jié)果。

此外，主觀價值的表征還存在于其他大腦區(qū)域，包括內(nèi)側(cè)前額葉皮層、背內(nèi)側(cè)紋狀體（DMS）和背內(nèi)側(cè)丘腦；對這些大腦區(qū)域的類似操作會影響決策行為。因此，多個大腦區(qū)域可能在經(jīng)濟決策中發(fā)揮重要作用；然而，令人驚訝的是，人們對這些大腦區(qū)域是否以及如何相互作用來調(diào)節(jié)經(jīng)濟選擇知之甚少。這種理解有限的一個原因是，大多數(shù)基于價值決策的神經(jīng)相關(guān)性的研究都是在非人靈長類動物系統(tǒng)中進行的，其中記錄和操縱精確定義的神經(jīng)元群體活動的工具更受限制。

為了解決這一限制，近日，美國斯坦福大學生物工程系教授Karl Deisseroth（被譽為光遺傳學之父）團隊在Nature Neuroscience發(fā)表研究，研究人員為大鼠創(chuàng)立了一項經(jīng)濟決策任務(wù)，該任務(wù)可以在大鼠做出經(jīng)濟決策時記錄和操縱多個定義的神經(jīng)群體的神經(jīng)活動。

注：如果對“經(jīng)濟決策”一詞還有更好的翻譯，歡迎一起交流。

1. 經(jīng)濟決策中獎賞數(shù)量與質(zhì)量信息的整合

研究人員通過視覺刺激的大小指示相關(guān)獎勵的大小。大鼠通過鼻戳，可靠地選擇了預(yù)測更大體積獎勵的視覺刺激[Fig.1a-c]。對于每只動物，通過計算可用獎勵的差異（黑加侖味水的滴數(shù)???檸檬味水的滴數(shù)），發(fā)現(xiàn)動物使用了關(guān)于獎勵數(shù)量的信息來指導它們的決策[Fig.1e,f]。因此，動物整合了可用獎勵質(zhì)量的（主觀）內(nèi)部偏好，以及可用獎勵數(shù)量的外部可訪問（客觀）信息，以做出經(jīng)濟決策。

Figure 1 大鼠整合獎勵數(shù)量和獎勵身份信息以做出經(jīng)濟決策

2. OFC和DMS的活動對于經(jīng)濟決策是必要的

緊接著，研究人員發(fā)現(xiàn)OFC的光遺傳學抑制損害了經(jīng)濟決策，心理測量曲線更平坦，容易選擇的潛伏期更慢[Fig.2c,d]。此外，抑制OFC試驗中計算的偏好與未抑制OFC試驗中計算的偏好不相關(guān)，這表明OFC的光遺傳學抑制也破壞了偏好。DMS的光遺傳學抑制也損害了經(jīng)濟決策；心理測量曲線更平坦，容易選擇的潛伏期較慢，但選擇偏好沒有變化[Fig.2i-k]。

Figure 2 OFC和DMS中的活動對于經(jīng)濟決策的重要性

3. OFC中與選擇相關(guān)的活動先于DMS中與選擇有關(guān)的活動

為了更詳細地探索這些大腦區(qū)域在經(jīng)濟決策中可能具有的功能，作者在自由運動的大鼠的OFC和DMS中進行了無線細胞外電生理記錄。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在OFC和DMS中觀察到神經(jīng)編碼的驚人相似性，但OFC中的神經(jīng)元受刺激的主觀價值的調(diào)節(jié)比受其客觀價值的調(diào)節(jié)更強烈，DMS中未觀察到的影響[Fig.3a-c]。在所有動物中，選擇預(yù)測在OFC中達到峰值，然后在DMS中達到峰值[Fig.3e]。

在單個試驗中計算的預(yù)測選擇參數(shù)的互相關(guān)表明，OFC在動物選擇較大可用獎勵的試驗（“校正”試驗）中，比在選擇較小可用獎勵的試驗中更能引導DMS（“正確”試驗）[Fig.3e,f]。這些數(shù)據(jù)表明，OFC中對選擇相關(guān)信息的編碼優(yōu)先于DMS中對選擇有關(guān)信息的編碼，并且這種關(guān)系與選擇準確性相關(guān)。

Figure 3 OFC和DMS中的活動編碼了經(jīng)濟決策的空間特征

4. OFC對DMS投射對于經(jīng)濟決策的必要性

OFC和DMS中的選擇相關(guān)信息之間的時間關(guān)系表明，OFC中選擇的表征可以傳遞到DMS中以指導適當?shù)倪x擇行為。研究人員首先發(fā)現(xiàn)，OFC到DMS存在大量投射。而后，對OFC-DMS投射進行光遺傳學抑制，結(jié)果選擇性地損害了與獎勵大小相關(guān)的決策：心理測量曲線更平坦，選擇潛伏期被打亂[Fig.4e,f]，而偏好沒有變化?？傊?strong>從OFC傳遞到DMS的信息對于指導經(jīng)濟決策很重要。

Figure 4 OFC-DMS的投射對于經(jīng)濟決策是必要的

總結(jié)

該研究表明，OFC和DMS的活動對經(jīng)濟決策十分重要，令人驚訝的是，前額葉皮層或背內(nèi)側(cè)丘腦則重要性不大。此外，這兩個大腦區(qū)域的神經(jīng)活動都受到經(jīng)濟決策任務(wù)的空間特征的支配。有趣的是，在DMS之前，OFC中就已出現(xiàn)了與選擇相關(guān)的活動，這一關(guān)系與選擇準確性相關(guān)。最后，從OFC到DMS的直接連接活動對于適當?shù)臎Q策行為是重要的。

總之，該研究發(fā)現(xiàn)，空間選擇信息從OFC傳遞到DMS，以指導適合個體的經(jīng)濟決策。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41593-023-01409-1

參考文獻

Gore, Felicity et al. “Orbitofrontal cortex control of striatum leads economic decision-making.” Nature neuroscience, 10.1038/s41593-023-01409-1. 17 Aug. 2023, doi:10.1038/s41593-023-01409-1

編譯作者：Young（brainnews創(chuàng)作團隊）

校審：Simon（brainnews編輯部）






標簽：腦科學