Neuron︱美国西奈山伊坎医学院团队报道可卡因成瘾患者存在多巴胺系统...
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发布时间：2024-10-19 17:34
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时间：2024-10-23 22:18
2023年10月25日，美国西奈山伊坎医学院的Rita Z. Goldstein和纽布伦斯威克大学Anna B. Konova以共同通讯的身份在Neuron上发表了一篇题为“Reduced neural encoding of utility prediction errors in cocaine addiction”的研究论文。该研究使用既往在灵长类动物上探究PE的简化任务，发现fMRI测得的PEs同样反映了效用PEs。与对照组相比，慢性可卡因成瘾者在多巴胺敏感的腹侧纹状体中表现出减少的效用PEs，而在前额叶皮质中也有类似的趋势。将这个PE信号分解为子组分的结果显示，这些PE的减少是由于腹侧纹状体对获得奖励/效用的反应较弱，而在期望奖励的情况下，活动的抑制没有改变。这些发现支持了成瘾可能从根本上破坏了PE信号的观点，并揭示了PE在感知奖励价值中的重要作用。
该研究纳入了包括39名符合DSM-IV可卡因滥用或依赖标准并平均使用可卡因18.15年的成瘾者，以及35名来自同一地理区域的对照参与者，并且根据性别、种族、非言语智商和酒精使用等因素进行了匹配。
为了量化个体的风险偏好，该研究采用了一项任务，该任务是根据非人灵长类动物试验简化设计的。先前的类似方法在非人灵长类动物上发现了多巴胺神经元的放电频率反映了一种类似经济效用的奖励信号，即效用PEs。效用PEs反映了个体对奖励的主观体验，可以从他们对风险的偏好中推断出来。根据效用PEs的计算，决策者需要评估不同结果的预期效用。根据个体的风险偏好，效用PEs会根据奖励的概率和价值不同而产生变化。研究者通过多次测试来稳健地估计个体的风险偏好，以获得准确的风险参数。
在这项简化的任务中，被试需要进行fMRI扫描，以便建立PE、实际价值和预期价值等关键决策变量的神经模型。这有助于消除关于决策过程的额外假设，使研究能够更好地理解大脑对这些变量的神经编码。此外，研究还使效用价值和实预期价值能够在fMRI分析中完全正交化，独立评估这些变量的神经相关性。
结果表明，可卡因成瘾的人有更多的风险容忍偏好。该研究在使用fMRI研究对可卡因成瘾患者和对照组的奖励计算实验中，特别关注了腹侧纹状体（ventral striatum）的神经活动。研究者首先使用了两种模型，一种是基于风险偏好的效用模型，另一种是基于客观奖励值的模型，进行分析。效用模型更好地拟合了脑成像数据，支持了腹侧纹状体代表效用奖励计算的观点。这意味着个体的风险偏好对奖励信号编码具有重要影响。
该研究还发现，在对照组中，腹侧纹状体的活动与效用PEs强烈相关，而在可卡因成瘾患者中，这种活动较弱且局限。接着研究人员采取新的模型，通过使用两个不同的成分对效用PEs进行分解，以研究在可卡因成瘾患者中观察到的PEs减少的原因。这两个成分是期望奖励和实际获得的奖励。研究发现，在对所有参与者的整体分析中，腹侧纹状体的活动在奖励获得时与获得奖励的效用正相关。这表明腹侧纹状体在奖励获得时会对效用PEs做出正响应。但是，在参与者对期望奖励的效用上，腹侧纹状体的活动与效用PE没有明显相关。这些结果表明，可卡因成瘾可能导致腹侧纹状体中对获得奖励的效用的神经活动减弱，从而影响了PE的计算。
为了检验已经发现的PE改变是否特定于腹侧纹状体，他们进行了探索性分析，研究了额叶皮层对于效用PE以及其他决策变量的编码情况。通过将额叶皮层分区为六个子区域，他们发现在两个额叶皮层的子区域中，可卡因成瘾患者在效用PE方面有一定减少的趋势。这些差异主要是由对获得奖励效应的反应减少引起的。额叶皮层在决策时的反应在两组之间没有明显的不同。这些结果表明，在可卡因成瘾的人群中，引导价值更新的PE可能在大脑中的多巴胺神经通路中普遍受损。
研究发现，慢性可卡因成瘾者表现出更高的风险容忍度，即更愿意承担高风险以获取奖励，而对照组更倾向于选择低风险选项。此外，可卡因成瘾者的大脑中的神经PE信号显示出减弱，尤其是在对收到的奖励/效用的反应方面。这表明成瘾可能导致对奖赏的期望误差计算的缺陷，从而导致风险决策和奖赏预期的变化。这些发现有助于深入理解成瘾行为的神经机制，尤其是在风险决策和奖赏处理方面。然而，研究也存在一些局限性，包括使用货币奖励进行实验和被试特点。未来的研究应该进一步探讨这些发现在不同奖赏情境下的适用性，并考虑性别等因素的影响。
