反饋相關(guān)負(fù)波的神經(jīng)機(jī)制

1、反饋相關(guān)負(fù)波反饋相關(guān)負(fù)波(FRN)的神經(jīng)機(jī)制的神經(jīng)機(jī)制胡馨木胡馨木201910198901/02/03/04/05/什么是什么是FRN結(jié)果評(píng)價(jià)的研究范式結(jié)果評(píng)價(jià)的研究范式影響影響 FRN 的因素的因素FRN 的神經(jīng)機(jī)制的神經(jīng)機(jī)制研究進(jìn)展研究進(jìn)展目 錄綜述框架綜述框架反饋相關(guān)負(fù)波（ feedback related negativity, FRN）是由代表行為錯(cuò)誤或失去金錢(qián)等負(fù)性反饋刺激誘發(fā)的一種腦電波成分，出現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)之后的200300ms 左右，波峰出現(xiàn)在反饋出現(xiàn)后 250 ms 左右，波幅最大位于內(nèi)側(cè)額葉頭皮電極位置，因此也被叫做內(nèi)側(cè)額葉負(fù)波（ medial frontal negati

2、vity, MFN）。偶極子源定位分析顯示 FRN 的發(fā)生源可能位于前扣帶回 （ anteriorcingulated cortex, ACC）。結(jié)果評(píng)價(jià)最主要的ERP 研究范式是簡(jiǎn)單博弈任務(wù)和時(shí)間估計(jì)任務(wù)。FRN 的波幅受到結(jié)果效價(jià)、結(jié)果大小以及被試是否預(yù)期到結(jié)果的影響。對(duì)于FRN的功能意義的解釋主要有強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論和情緒動(dòng)機(jī)假說(shuō)。前者認(rèn)為FRN反映的是神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)反饋刺激的認(rèn)知加工過(guò)程，而后者認(rèn)為FRN反映的是對(duì)情緒動(dòng)機(jī)意義的評(píng)價(jià)過(guò)程。01、什么是、什么是FRN？FRN的研究是在錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波研究的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。在一些快速反應(yīng)時(shí)任務(wù)中，被試在按的研究是在錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波研究的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。在

3、一些快速反應(yīng)時(shí)任務(wù)中，被試在按鍵之前就知道了正確的反應(yīng)應(yīng)該是什么，因此，只要被試按鍵后馬上就能察覺(jué)到自己是否錯(cuò)誤；鍵之前就知道了正確的反應(yīng)應(yīng)該是什么，因此，只要被試按鍵后馬上就能察覺(jué)到自己是否錯(cuò)誤；然而，在有的實(shí)驗(yàn)任務(wù)中被試不能立刻知道自己是否做出正確的反應(yīng)，只能依靠外界信息的反饋。然而，在有的實(shí)驗(yàn)任務(wù)中被試不能立刻知道自己是否做出正確的反應(yīng)，只能依靠外界信息的反饋。為了區(qū)別起見(jiàn)，由錯(cuò)誤按鍵反應(yīng)誘發(fā)的相關(guān)負(fù)波，即為了區(qū)別起見(jiàn)，由錯(cuò)誤按鍵反應(yīng)誘發(fā)的相關(guān)負(fù)波，即 response-locked ERN 都稱(chēng)之為都稱(chēng)之為 ERN，如，如左圖；凡是由反饋刺激誘發(fā)的負(fù)波，即左圖；凡是由反饋刺激誘發(fā)的負(fù)波

4、，即 feedback-locked ERN 都稱(chēng)之為都稱(chēng)之為 FRN，如右圖。，如右圖。 FRN的潛伏期、波峰以及頭皮分布的潛伏期、波峰以及頭皮分布 潛伏期潛伏期 ：反饋出現(xiàn)后的反饋出現(xiàn)后的 200300 ms； 波峰：反饋出現(xiàn)后波峰：反饋出現(xiàn)后 250 ms 左右；左右； 頭皮分布：波幅最大位于內(nèi)側(cè)額葉頭皮電極位置（頭皮分布：波幅最大位于內(nèi)側(cè)額葉頭皮電極位置（MFN）；發(fā)生源可能位于前扣帶（）；發(fā)生源可能位于前扣帶（ ACC）。）。時(shí)間估計(jì)任時(shí)間估計(jì)任務(wù)務(wù)簡(jiǎn)單博弈任務(wù)簡(jiǎn)單博弈任務(wù)Gehring & Willoughby（ 2002） 向玲, 王寶璽, & 張慶林. (2012). )02、

5、結(jié)果評(píng)價(jià)的研究范式、結(jié)果評(píng)價(jià)的研究范式1、簡(jiǎn)單博弈任務(wù)、簡(jiǎn)單博弈任務(wù)被試首先看到兩個(gè)方塊，每一個(gè)方塊中都有一個(gè)數(shù)字 5 或 25，代表 5 美分或 25 美分。被試通過(guò)按鍵選擇其中的一個(gè)方塊（選擇反應(yīng)）。做出選擇后，每一個(gè)方塊變成紅色或綠色（結(jié)果）。如果所選擇的方塊變成綠色，那么與選擇的數(shù)字相應(yīng)數(shù)量的錢(qián)被加到被試總的報(bào)酬中；如果選擇的方塊變成紅色，那么將從被試總的報(bào)酬中減去相應(yīng)數(shù)量的錢(qián)。2、時(shí)間估計(jì)任務(wù)、時(shí)間估計(jì)任務(wù) 時(shí)間估計(jì)任務(wù)中, 讓被試估計(jì) 1 秒鐘的時(shí)間間隔。首先在屏幕的中央呈現(xiàn)注視點(diǎn) 800 ms, 隨機(jī)間隔為400600 ms，之后在屏幕的中央出現(xiàn)一個(gè)五角星, 讓被試估計(jì)五角星的呈

6、現(xiàn)時(shí)間是否到了1秒,如果認(rèn)為有1秒鐘, 就按鍵反應(yīng), 按鍵反應(yīng)后五角星消失, 隨機(jī)間隔 600800 ms后, 在屏幕的中央呈現(xiàn)反饋信息1000ms。 依據(jù)被試的時(shí)間估計(jì)情況給予反饋：當(dāng)時(shí)間估計(jì)在一個(gè)可變的時(shí)間窗口內(nèi)(滑動(dòng)時(shí)間窗口)時(shí), 就認(rèn)定時(shí)間估計(jì)準(zhǔn)確, 得到正反饋；不在這個(gè)窗口內(nèi), 就認(rèn)定時(shí)間估計(jì)不準(zhǔn)確，得到負(fù)反饋。Yeung & Sanfey（ 2004）FRN 與預(yù)期與預(yù)期FRN 與結(jié)果大與結(jié)果大小小FRN 與結(jié)果效與結(jié)果效價(jià)價(jià)Yeung & Sanfey（ 2004）Gu 等（ 2011）03、FRN的影響因素的影響因素FRN 與結(jié)果效價(jià)、結(jié)果大小與結(jié)果效價(jià)、結(jié)果大小Yeung,

7、N., & Sanfey, A. G. (2004). Independent coding of reward magnitude and valence in the human brain. The Journal of Neuroscience, 24(28), 6258-6264. 1&2參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 簡(jiǎn)單博弈任務(wù)簡(jiǎn)單博弈任務(wù)請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋尽Ｕ?qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題實(shí)驗(yàn)流程圖實(shí)驗(yàn)流程圖 ANOVA揭示了結(jié)果效價(jià)的主效應(yīng)：負(fù)性反饋刺激與正性反饋刺激相比，引起了更大的電位偏轉(zhuǎn)，即輸錢(qián)比贏錢(qián)引發(fā)了更大波幅的 F

8、RN。 結(jié)果大小無(wú)顯著的主效應(yīng)，即結(jié)果大小并未引發(fā)FRN 波幅的不同。 FRN對(duì)未選擇的結(jié)果的效價(jià)和大小都不敏感。 解釋?zhuān)篎RN 只對(duì)結(jié)果反饋的效價(jià)（正性還是負(fù)性）敏感，而對(duì)于獎(jiǎng)懲的量的多少并不敏感。因此，F(xiàn)RN只是將一個(gè)事件簡(jiǎn)單地評(píng)價(jià)為好還是壞，是一個(gè)簡(jiǎn)單且快速的評(píng)定，而不能夠?qū)Φ檬Щ颡?jiǎng)懲的等級(jí)進(jìn)行更詳細(xì)的劃分。 3 FRN與預(yù)期與預(yù)期Gu, R., Lei, Z., Broster, L., Wu, T., Jiang, Y., & Luo, Y. J. (2011). Beyond valence and magnitude: a flexible evaluative coding s

9、ystem in the brain. Neuropsychologia, 49(14), 3891-3897.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)修改了修改了 Yeung and Sanfeys (2004) 的的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將結(jié)果效價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)將結(jié)果效價(jià)和結(jié)果大小分別呈現(xiàn)，和結(jié)果大小分別呈現(xiàn)，而不是單獨(dú)呈現(xiàn)。而不是單獨(dú)呈現(xiàn)。請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋尽Ｕ?qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋尽Ｕ?qǐng)?jiān)诖溯斎肽臉?biāo)題實(shí)驗(yàn)流程圖實(shí)驗(yàn)流程圖Sequence (A): outcome valence outcome magnitudeSequence (B): outcome magnitude o

10、utcome valence請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋尽Ｕ?qǐng)?jiān)诖溯斎肽奈谋?。Nieuwenhuis, Holroyd, Mol, & Coles, （2004）預(yù)期違反假說(shuō)預(yù)期違反假說(shuō)情緒動(dòng)機(jī)理論情緒動(dòng)機(jī)理論強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論Gehring & Willoughby, （2002） Oliveira, McDonald, & Goodman, （2007）04、FRN 的神經(jīng)機(jī)制的神經(jīng)機(jī)制強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論Nieuwenhuis, S., Holroyd, C. B., Mol, N., & Coles, M. G. (2004). Reinforcement-rela

11、ted brain potentials from medial frontal cortex: origins and functional significance. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 28(4), 441-448.1參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) Four predictions of the reinforcement learning theory The FRN reflects a goodbad evaluation. FRN amplitude depends on the relation between actual vs. e

12、xpected outcome. FRN amplitude varies inversely with ERN amplitude as a function of learning . The FRN is generated in anterior cingulate cortex .強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論（ Nieuwenhuis, Holroyd, Mol, & Coles, 2004）是目前對(duì) FRN 最有影響力的解釋?zhuān)J(rèn)為 FRN 由中腦多巴胺系統(tǒng)產(chǎn)生， 而中腦多巴胺系統(tǒng)參與獎(jiǎng)賞預(yù)期和強(qiáng)化學(xué)習(xí)。一方面， 基底神經(jīng)節(jié)參與當(dāng)前事件的評(píng)估與預(yù)測(cè)，當(dāng)基底神經(jīng)節(jié)所做的預(yù)測(cè)認(rèn)

13、為當(dāng)前事件會(huì)帶來(lái)正性結(jié)果時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致中腦多巴胺系統(tǒng)神經(jīng)元的活動(dòng)相位增加， 反之所做預(yù)測(cè)當(dāng)前事件會(huì)帶來(lái)負(fù)性結(jié)果時(shí)， 會(huì)導(dǎo)致中腦多巴胺系統(tǒng)神經(jīng)節(jié)活動(dòng)的相位降低。多巴胺活動(dòng)相位的變化表明正在進(jìn)行的事件與預(yù)期相比的結(jié)果，同時(shí)也用于更新其預(yù)測(cè)，以便該系統(tǒng)能夠逐漸從最早的對(duì)獎(jiǎng)賞和懲罰的預(yù)期中進(jìn)行學(xué)習(xí)。另一方面，多巴胺信號(hào)作為強(qiáng)化學(xué)習(xí)的信號(hào)， 也被傳到內(nèi)側(cè)額葉，它會(huì)促進(jìn)行為的適應(yīng)性調(diào)整。多巴胺信號(hào)對(duì) ACC 的調(diào)節(jié)作用決定了 FRN 的波幅：當(dāng)結(jié)果比預(yù)期差時(shí)，多巴胺相位的降低解除了對(duì) ACC 的抑制，引起更大的 FRN；反之結(jié)果比預(yù)期好時(shí)，多巴胺相位的增加抑制了 ACC，引起更小的 FRN； ACC 使用多

14、巴胺信號(hào)改進(jìn)當(dāng)前的行為。 2 情緒動(dòng)機(jī)理論情緒動(dòng)機(jī)理論Gehring, W. J., & Willoughby, A. R. (2002). The medial frontal cortex and the rapid processing of monetary gains and losses. Science, 295(5563), 2279-2282.參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) FRN 反映了錯(cuò)誤檢測(cè)活動(dòng)， 是對(duì)負(fù)性反饋引起的情緒動(dòng)機(jī)意義的評(píng)價(jià)， 其目的是使具有動(dòng)機(jī)的行為得以實(shí)現(xiàn)。 對(duì)于FRN的發(fā)生源，前人研究都比較一致的認(rèn)為在ACC及附近，而ACC不僅與認(rèn)知過(guò)程有關(guān)，同時(shí)也與情緒功能的關(guān)系密

15、切，它對(duì)于人們?cè)u(píng)價(jià)行為的好壞非常重要。 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明了 FRN 反映的是對(duì)得失得失的敏感而對(duì)反應(yīng)的正確錯(cuò)誤正確錯(cuò)誤不敏感；同時(shí)發(fā)現(xiàn)被試在輸錢(qián)后更加傾向冒險(xiǎn)，這些都與強(qiáng)化學(xué)習(xí)理論相矛盾，因此他們認(rèn)為前扣帶回的活動(dòng)不是對(duì)每一次行為的評(píng)價(jià)而是對(duì)行為造成的結(jié)果引起的情緒動(dòng)機(jī)意義的快速 評(píng) 價(jià) 。 另外，一些研究認(rèn)為FRN就是ERN的一種，很多的研究證明ERN跟情緒、人格、動(dòng)機(jī)因素有關(guān)。據(jù)此，可以推斷， FRN也會(huì)受到情緒，動(dòng)機(jī)以及人格變量因素的影響。 3 預(yù)期違反假說(shuō)預(yù)期違反假說(shuō)Oliveira, F. T., McDonald, J. J., & Goodman, D. (2007). Perfo

16、rmance monitoring in the anterior cingulate is not all error related: expectancy deviation and the representation of action-outcome associations. Journal of cognitive neuroscience, 19(12), 1994-2004參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)流程圖實(shí)驗(yàn)流程圖&ERP波形圖波形圖“預(yù)期違反預(yù)期違反”假說(shuō)假說(shuō)ACC 是作為檢測(cè)違反預(yù)期的事件而不是檢測(cè)錯(cuò)誤或比預(yù)期差的事件。FRN 反映的是實(shí)際反饋與預(yù)期不一致，而不是負(fù)性的反饋刺激引發(fā)的。該理論認(rèn)為 FRN 是由預(yù)期違反引起的，不管是正反饋還是負(fù)反饋，只要與預(yù)期相反就會(huì)引發(fā) FRN。 因?yàn)楸辉嚧蠖鄷?huì)表現(xiàn)得過(guò)度自信，因此違反預(yù)期的負(fù)性反饋會(huì)引發(fā)更大的 FRN 波幅。05、研究展望、研究展望 目前對(duì)結(jié)果評(píng)價(jià)腦機(jī)制的研究已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。但仍然有兩個(gè)關(guān)鍵角度的研究還十分欠缺。 首先，從發(fā)展的角度研究?jī)和嗌倌杲Y(jié)果評(píng)價(jià)能力的發(fā)展變化過(guò)程仍然十分欠缺。