决策的神经机制与衰老

龚 亮(综述)，李 秀(审校)

(云南省玉溪市人民医院 1神经内科， 2肿瘤科，云南 玉溪 653100)

决策是指在全面衡量供选方案的基础上做出最优选择的过程[1]。探讨决策的神经机制的科学被称为神经经济学，神经经济学是应用神经科学的研究方法，如功能性核磁共振(functional magnetic resonance imaging，fMRI)、事件相关电位(event-related brain potential，ERP)、神经心理学等来分析和解释人类相关的经济决策行为，并进一步阐明决策的神经机制的新兴学科[2]。神经经济学通过现实任务来研究经济决策以及基于结果的决策学习的认知神经过程，包括决策加工的个体差异、影响决策的社会及情感因素。在决策的神经经济学研究中一个重要的方面就是：衰老是否会影响决策，如何影响？[3]该文主要介绍一种决策的神经经济学模型，并对衰老与决策的神经经济学关系进行综述。

1 决策模型及相关脑区

目前应用较多的一种决策模型是主观期望效用模型[4]，在该模型中，定义效用为每一个出现该结果的概率及该结果的价值乘积和，即期待效用=Σp(Xi)μ(Xi)，在这里p是概率，μ是可能结果的价值。举例来说，你准备去上班，你看了看外面考虑是否会下雨，带伞或不带，每一种决定都可能有两种结果。可以看出被试对带伞下雨的结果赋值最高(因为感觉会很庆幸)，对不带伞下雨期望值最低(要遭淋雨)，最终该被试带伞的总的主观期望效益更高，很可能选择带伞。虽然该例子很简化，但从该模型中可以看出在决策时的两个参数及一个结局变量，影响决策的两个参数是概率及价值。决策是人类的高级认知功能，需要多脑区共同参与。研究提示,内侧前额叶(medial prefrontal cortex，MPFC)、背外侧前额叶、眶额叶、杏仁核、纹状体、岛叶、扣带回、颞上沟等脑区与决策过程密切相关。MPFC、背侧纹状体、旁扣带回前部及颞上沟后部(posterior sulcus temporalis superior，pSTS)均被发现可能与主观期望效应模型中的概率参数有关；而眶额叶、腹侧纹状体、岛叶、扣带回可能更显著地与价值参数相关[5]。

1.1与概率相关的脑区 目前的研究表明，在决策中的概率参数可能与MPFC、背侧纹状体、前扣带回、pSTS等脑区相关。Knutson等[6]的fMRI研究发现，MPFC区的激活与预期收益的概率相关。背侧纹状体，特别是尾状核与计算收益偏差(预计收益与实际所得的偏差)有广泛的联系。背侧纹状体参与的收益预计偏差计算，在“收益-行动”中扮演关键角色，构成“行为-应急学习”的基础，在需要做出行动的决策、特别是行为的选择时与启动时，背内纹状体显著激活[7]。目前没有研究表明腹侧纹状体参与决策概率的加工。在囚徒困境游戏中，参与者要估计自己的同伴招供的概率。在积极的收益预期(两人的利他主义所致)，与纹状体去奖赏环路激活的增加有关，而在负性的预期收益(由不利他的行为所致)，与该区域的激活降低相关，表明纹状体奖赏环路参与了决策概率运算的加工[8]。理解他人内在动机的能力(常被称为拥有“心理理论”)与评估结局的概率间接有关。毕竟，推测及判断他人精神状态的能力在涉及社会交往的决策中十分重要。对参与心理理论相关脑区的研究已有很多，最重要的脑区是APCC及颞上沟后部pSTS[9]。例如，在信任者游戏中，在受托人进行判定后做出信任的决定，结果对双方均有利时，其APCC激活[3]。

1.2与价值相关的脑区 与价值最主要相关的脑区是腹侧纹状体及眶额叶。长期以来，眶额叶已被多次证明参与了奖赏幅度的加工[10]。纹状体多巴胺系统(包括尾状核、壳核、伏核以及多巴胺映射到的其他部位黑质及腹侧被盖部)亦参与奖赏幅度的加工，在基于奖赏的决策中起至关重要的作用[11]。特别是腹侧纹状体(主要是伏核)参与了奖赏幅度的编码，在动物单细胞记录及fMRI研究中均已得到证实[9,11]。对任务周期的计算主要由腹内侧眶额叶及腹侧纹状体参与，在基于奖赏的反馈学习中起关键作用，根据反馈的结果被试考虑是否需要调整对某一特定刺激结果的预期收益[12]。尽管情绪推理在早期的经济决策理论中并未包含，但随着神经经济学的出现，情绪推理在经济决策中扮演重要角色。情绪可能与对奖赏结局的评价有关。公正及规范在调节社会关系中起重要作用，在一个决策的背景中，缺乏互惠可能导致负性情绪。一系列的脑区与情绪调节有关，眶额叶、扣带回、杏仁核及岛叶均在其中[13]。腹内侧眶额叶在对所选择的结局进行情感评估中起重要作用[14]。岛叶的前部被认为参与编码社会互惠，即在厌恶或受到他人的不公时会激活，同时该部分表征效益的社会价值，鼓励或不鼓励信任和积极的反应。岛叶前部在最后通牒游戏中遭受不公平的分钱方式时激活更明显，提示岛叶前部激活将不愉快的交往贴上厌恶的标签，并在以后避免与某些人交往[15]。

1.3神经递质与决策 与决策密切相关的神经递质主要有多巴胺及5-羟色胺(5-hydroxytryptamine，5-HT)。背侧纹状体多巴胺映射在估计何种行为将会正确获得奖赏的概率上起着重要作用，而腹侧纹状体多巴胺映射对与价值参数有关的反馈学习起作用。多数报道显示，多巴胺受体的下降在整个纹状体均发生，同时额叶也存在多巴胺的下降，影响决策参数。而5-HT系统将控制相应的多巴胺释放到纹状体，由此对奖赏的预期偏差进行调节，提示5-HT系统的功能与概率参数有关[16]。

2 衰老与决策

2.1衰老后与决策相关脑区改变 衰老常常伴有神经认知结构及功能的改变，这些改变常会影响老年人日常生活中相应的决策。随着人口老龄化社会的到来，老年人的经济决策将会对社会经济产生更多的影响。因此，研究老年人如何做出经济决策有重要的意义。老年人做出决策及决策后学习是否与年轻人一样？通常认为老年人在做出决策时较年轻人更保守，但科学研究表明该说法无依据及不合理[17]。衰老对不同脑区产生的影响并不一致。岛叶是一个特别容易受年龄老化影响的脑区，Allen等[18]报道，随着年龄增长，岛叶的灰质容量呈直线下降。眶额叶功能亦容易受到年龄相关退化的影响，但该区域的神经元总数减少并不明显。前扣带回的多巴胺受体亦存在年龄相关性减少，将导致老年人认知能力的下降。研究还表明，扣带回、颞上沟、背侧或腹侧纹状体区的灰质容量也被证明存在年龄相关性减少[19]。

纹状体区被认为与经济决策相关，纹状体含有丰富的多巴胺及5-HT受体。研究表明，多巴胺受体的数量随着年龄的增加呈下降趋势，5-HT结合位点密度随年龄增长亦明显下降。这都将导致老年人认知能力的衰退[20]。由于很多脑区随年龄增加功能下降，可以推测老年人在正确评估概率及价值时存在一定的问题，老年人可能在决策策略的制订上不是最优的。而且决策后反馈学习的能力存在下降，多巴胺及5-HT系统受年龄的影响最大。年龄相关的神经递质下降很可能对评估决策的概率及价值产生影响。因此，这些系统的退化将导致做出的决策低于最佳。

2.2决策中概率参数与衰老 保守主义是决策的一项重要因素，与奖赏的概率参数间接相关。在大众看来，老年人相对来说更倾向于规避风险：他们为获得较小的风险而倾向于选择安全选项，但此观点并未证实。研究表明，老年人并不比年轻人做更多的保守决定[21]。许多研究已对基于奖赏的预测误差概率学习与年龄的关系进行了研究。通常，老年人被试需要更多的尝试来获得判断标准[22]。目前研究已证明，在“新刺激-行动-奖赏”过程的习得上，存在年龄相关损害，而这种能力的损害与背侧纹状体多巴胺能的下降明确相关[23]。与年龄相关的结构性多巴胺基线水平下降致使支持激励学习的多巴胺释放不足，而多巴胺下降可通过更进一步从多巴胺能通路耗竭突触后受体而增强躲避性学习[24]。因而，与通常为激励性学习的年轻成人相比，老年人倾向为躲避性学习，在纹状体多巴胺缺乏的帕金森病患者，同样显示激励性学习不足而躲避性学习增加。

Kovalchik等[25]发现，年轻人与老年人均能学得优势选择，且获得优势选择的时间无明显差异，认为老年人和年轻人有相同的经济决策能力，只是分别采用不同的策略。另外，年龄相关的持续性错误常报道：老年人不是选择最优的那堆牌，很多时候老年人选择同样的一堆牌[26]，表明衰老可能会影响对概率的判断。Brown等[5]认为，对在任务中要计算积极结果的概率或评估他人行为的信任试验及其他任务的行为学研究中，概率决策与APCC及pSTS区域的激活相关，在评估他人策略后以活动利益最大化进行决策时无明显的年龄效应。

2.3决策中价值参数与衰老 在主观期望效用模型中，眶额叶、腹侧纹状体、岛叶、扣带回等脑区与价值参数密切相关。来自行为学及神经影像学的研究揭示了与老年相关的这些脑区与经济决策的关系。Cox等[27]的fMRI研究表明，在猜牌任务中，纹状体信号在年轻与老年参与者无差异。在受到奖励和惩罚时腹侧尾状核均有激活，但激活的幅度及范围在年老组稍减少。在另一项fMRI研究中，老年组在试验时有更多的错误并反应更慢。在奖赏预期时，年轻组显示出岛叶、扣带回及腹侧纹状体的激活，在获得奖赏的同时，腹侧纹状体激活消失。而在老年组情况相反，腹侧纹状体在奖赏预期时并未激活，直到实在的奖赏给予后才激活[28]。Samanez-Larkin等[29]的研究发现，年轻组与老年组在奖赏预期时岛叶前部及腹侧纹状体均激活，而在损失预期时，年轻组岛叶前部仍激活，而老年组没有激活。总之，这些研究表明，老年人的腹侧纹状体足够表征奖赏的价值，但是需要更多的激活来表征这些预期的奖赏。价值参数存在轻微的年龄相关性损害。而岛叶与扣带回不存在此种年龄差异。还有研究表明，老年人在反馈学习时存在问题，可能与眶额叶及腹侧纹状体功能衰退相关[30]。

3 小 结

决策是人类的高级认知功能，目前的决策神经机制的研究是神经科学、行为医学及心理学研究的热点，研究表明包括额叶、扣带回、杏仁核等多个脑区均参与了决策的加工。多巴胺及5-HT被认为在决策中起重要作用。神经经济学研究结果表明，衰老伴随着多个决策相关脑区的衰退，并可能伴随着部分决策能力的损害，其中背侧纹状体、腹侧纹状体、前额叶等脑区的衰退与老年人的概率及价值的决策能力下降有关。在现实生活中，老年人可能常通过社会经验对一般决策进行补偿，而是否有其他脑区参与补偿尚不明确，需要进一步的研究证实。

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