对于背外侧前额叶皮质的重复经颅磁刺激可以调节连续决策中的价值学习

1. 研究背景

尽管现有研究表明背外侧前额叶皮质在价值学习和决策中起到重要作用，但几乎没有直接证据证明该区域参与了连续决策中的信息整合过程。本研究通过刺激执行3阶段马尔可夫决策任务被试的背外侧前额叶皮质，探究该区域如何影响连续决策中的信息整合效率。

2. 研究方法

2.1 被试

研究共有31名有效被试，全部为男性，平均年龄为23.8岁。

2.2 实验流程

被试需要参与3阶段马尔可夫决策任务，该任务中的报酬给予有两种条件：即刻报酬和延迟报酬。在即刻报酬情况下，被试遵循正确的反应流程时每次都会获得5美分；而在延迟报酬情况下，遵循最优反应流程时前两次会损失5美分，最后一次会收获25美分。当前选择不仅会影响当前收益，还会对接下来的收益情况造成影响。每个阶段的选择都是一个二分任务，被试要针对特定的视觉刺激作出选择。两种报酬给予条件分别三个实验block，每个block中有36个试次。在每个试次中，首先注视点呈现0.5s，接下来视觉刺激会呈现1s，被试需要在1s内作出选择，选择所带来的收益会在屏幕上呈现1.5s。

图1. 两种报酬条件下的3阶段马尔可夫决策任务。图A为状态转化结构，图B为试次步骤

实验分为两小节。在第一节中，被试首先需要完成练习试次，并确定其运动阈值（MT）。接着对被试的左背外侧前额叶皮质或头顶进行20min左右的rTMS刺激，再使其完成3阶段马尔可夫决策任务。第二节的流程与第一节相同，两节实验相隔约一星期。

2.3 刺激参数

利用PowerMAG（Mag & More, Munich, Germany）可视化导航软件定位目标脑区，对被试进行频率为1Hz，持续约20分钟（1200个脉冲）的rTMS刺激，刺激部位为背外侧前额叶皮质或头顶（10-20系统的Cz电极处），刺激强度为被试的运动阈值。两节实验中被试接受刺激的部位不同，即在第一节实验中接受背外侧前额叶皮质刺激的被试在第二节中会接受头顶刺激，剩下一半被试相反。

3. 研究结果

漂移扩散模型（Drift Diffusion Model）用于解释二选一任务表现背后的决策过程。该模型假定决策过程是对各种决策证据的随机取样，直到支持某一选择的证据超过阈值。有三个参数在这个模型中至关重要：漂移率（drift rate）、边界区分参数和非决策性时间参数。漂移率越高，决策信息整合能力越强；边界区分参数越大，作出决策越慢越谨慎；非决策性时间参数表征除决策过程外用于感知觉编码和运动的时间。分析思路主要是为了探究接受rTMS刺激的部位对决策表现以及漂移扩散模型三个参数的有何影响。

正确率：在第一节实验中接受背外侧前额叶皮质刺激的被试在延迟报酬条件中的表现比接受头顶刺激的被试要差，且此影响在第二节实验中也未消失。

图2. 各小节的各个条件下rTMS对最优行动比例的影响

漂移率：治疗部位和小节的交互作用显著，开始时接受背外侧前额叶皮质刺激的被试不管是在第几节实验的哪种报酬条件下，漂移率均低于头顶接受刺激的被试。

图3. 各小节的各个条件下rTMS对漂移率的影响

4. 结论

本研究采用被试内设计，探究了对左背外侧前额叶皮质的离线rTMS 刺激如何影响3阶段马尔可夫决策任务表现，进一步证实了背外侧前额叶皮质在连续决策任务的信息整合中的重要作用。

5. 文献名称及DOI号

Wittkuhn, L., Eppinger, B., Bartsch, L. M., Thurm, F., Korb, F. M., & Li, S. C. (2018). Repetitive transcranial magnetic stimulation over dorsolateral prefrontal cortex modulates value-based learning during sequential decision-making. Neuroimage, 167, 384-395.

Doi: 10.1016/j.neuroimage.2017.11.057