我们每天都将面对各类不同的选择，有的时候，我们只考虑当下的选项里哪一个能给我们带来最大的即时收益，比如，我们在衡量几个工作机会时会着重比较薪酬福利，这类选择被称为“以价值为导向的选择”(value-guided choices)，而有的时候，我们还会综合考虑各个选项带给我们的长期影响，比如，我们为了寻得更好的工作机会选择离开家乡到一线城市打拼，放弃了原来更为舒适安逸的生活，这样的选择被称为“离开当下”的选择(patch-leaving choices)。
这两类决策分别与不同的神经活动相关。在以往的动物和人的研究里发现，背侧前扣带回皮层(dorsal anterior cingulate cortex, dACC)对人们做出决策调整、离开当下选项有重要的作用，而腹内侧前额叶皮层(ventromedial prefrontal cortex, vmPFC)则主要与以价值为导向的决策相关。
在Kaiser等人（2021）的研究里，研究者提出了假设：1）“离开当下”的选择主要受到背侧前扣带回皮层（dACC）的兴奋性水平（由谷氨酸能神经元介导）和抑制性水平（由伽马氨基丁酸能神经元介导）两者间的比值（excitation and inhibition, E/I balance）的影响；2）“价值导向”的选择受到腹内测前额叶皮层（vmPFC）的兴奋/抑制（E/I balance）影响。该研究发表在Nature Communications上，详见文末。
在实验中，研究者采用磁共振波普技术（magnetic resonance spectroscopy, MRS）测量了被试在五个皮层兴趣区（ROI）的兴奋/抑制比（E/I balance），包括腹内测前额叶皮层（vmPFC），背侧前扣带回(dACC)，背外侧前额叶皮层(dlPFC)和双侧初级运动皮层(M1)。扫描完后，被试需要进行一个决策实验，他们需要在两个选项中做出决策，是停留在当前的选项（stay），还是付出一定的成本（cost）转换成另一个选项（switch）。当前选项的价值（value）随着实验的进行以一定的速度衰减，而另一个选项的价值则随着实验进行逐渐增加。当被试做出选择后，两个选项的价值将同时呈现（蓝色部分越高代表价值越高）。此前的阶段被称为patch leaving phase。随后，被选中的选项价值将被随机分配到另外两个选项中，并匹配以随机的概率。被试综合两个选项的价值和获奖的概率，进行第二次选择。如果选对了，被试就能获得这个选项对应的期望奖赏（价值乘以概率）。这个阶段的选择则称为value-guided choice。
对于patch-leaving phase，在被试选择另一个选项时（switch），两个选项的价值差异随着转换所需要的代价（cost）的增加而增加。这说明当成本越高时，被试只有在当另一个选项的价值远高于当前选项的价值时才会选择转换。
回归分析的结果发现，在五个兴趣区中，仅有背侧前扣带回(dACC)的兴奋/抑制比（E/I balance）可以显著地预测被试在patch-leaving phase转换选项时的预期收益（patch leaving advantage，两个选项的价值差异减去转换成本），并且这个效应主要由dACC的抑制性水平——伽马氨基丁酸能神经元水平驱动。同时，dACC的E/I balance也可以显著地预测转换成本对反应时的正向影响。对于value-guided phase，研究者通过建模计算出被试对两个选项的主观价值差异，回归分析结果发现，在value-guided phase，两个选项的期望价值差异的绝对值、patch-leaving phase两个选项的价值差异，以及no brain trial (价值高的选项对应的获奖概率也高的试次)，实验次数都能显著地预测被试地反应时。同时，腹内测前额叶皮层（vmPFC）的E/I balance也显著负向预测被试在整个实验中的正确率（正确选中有奖赏的选项的百分比），以及选项价值差异对正确率的作用。vmPFC的E/I balance还显著地预测了被试的主观奖赏强度α和主观概率γ；vmPFC的E/I balance也与选项价值差异对反应时的增加效应相关。其他脑区的E/I balance没有发现相似的效应。
“离开当前的选择”（patch-leaving）和“以价值为导向”（value-guide decisions）的决策，是个体适应外周环境的关键因素。本研究通过磁共振波谱分析获得相关脑区由谷氨酸和伽马氨基丁酸浓度介导的皮层激活/抑制水平，进一步发现了这两类决策背后不同的神经基础。
Kaiser, L.F., Gruendler, T.O.J., Speck, O. et al (2021) Dissociable roles of cortical excitation-inhibition balance during patch-leaving versus value-guided decisions. Nature Communications 12, 904 . https://doi.org/10.1038/s41467-020-20875-w
作者 | 黄丽芹
图文编辑 | 不晓心读写
审核 | 神经的罗贝尔博士
