The Dorsomedial Prefrontal Cortex Uses Reward Predictions to Regulate How Rewards Are Pursued
本研究确定了背内侧前额叶皮层（dmPFC）是自上而下、依赖于预期的控制的关键神经底物，这种控制调节着奖励预测性线索如何影响工具性行为的力度，具体表现为：在奖励即将到来时限制追求，以及在奖励不确定时允许增强。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
动物并不仅仅是对世界做出反应；它们会根据对接下来会发生什么的预期，不断调整自己的行为。当一只饥饿的动物听到通常意味着食物即将到来的声音时，它并不会盲目地奔向声音来源。相反，它会根据食物到来的可能性以及它对食物的渴望程度来改变行为。如果声音暗示食物稀缺或遥远，动物可能会更加努力地寻找，例如按压杠杆或在环境中挖掘。但如果声音预示着食物即将出现在它们面前，动物通常会停止工作，只是等待，并将注意力转移到食物落下的位置。这种从主动搜索到耐心等待的转变是一种高级的自我控制形式。它要求大脑识别一个信号，预测一个未来的事件，然后主动抑制继续工作的冲动，以采取更高效的策略。理解大脑如何管理这种微妙的平衡至关重要，因为当这种控制系统失效时，会导致冲动行为，即动物——或人——即使在毫无意义的情况下也无法停止寻求奖励。
研究人员最近致力于发现大脑中哪个部分是这种灵活控制的开关。他们将目光投向了一个被称为背内侧前额叶皮层（dorsomedial prefrontal cortex）的区域，这是一个位于大脑前部、以帮助动物做出决策和解决不同冲动之间的冲突而闻名的区域。科学家们想知道，这个特定区域是否负责告诉动物在信号预示奖励即将来临时停止按压杠杆。为了验证这一点，他们使用了大鼠，训练它们通过按压杠杆来获得食物颗粒。他们还教会了大鼠将两种不同的声音与食物联系起来：一种声音意味着食物百分之百会到来，而另一种声音则意味着食物只有百分之三十的概率到来。当大鼠听到几乎每次都预示有食物的声音时，它们自然会停止按压杠杆，转而花时间在食盆处等待。当它们听到只偶尔提供食物的声音时，它们会继续按压杠杆，希望能通过自身的努力赢得奖励。
随后，团队测试了这种行为是简单的反应，还是基于食物价值的计算决策。在一次实验中，他们通过将一种轻微的胃部不适感与原本预期从“百分之百”声音中获得的食物相连，使大鼠预期的食物变得难以下咽。一旦大鼠学会了这种特定的食物不再具有吸引力，神奇的事情发生了。当它们听到曾经预示那种食物的声音时，它们并没有只是等待，而是开始重新剧烈地按压杠杆。这表明大鼠并不是仅仅因为饱了或者没兴趣才忽略那个声音。相反，它们之前一直在积极抑制按压杠杆的冲动，因为它们知道高价值的奖励即将到来。当那份奖励的价值下降时，这种抑制被解除了，隐藏的为食物劳作的冲动被释放了出来。这证明了大脑正在利用对奖励价值的实时评估，来决定是继续工作还是等待。
为了观察大脑如何处理这一决策，研究人员在老鼠执行任务时观察了背内侧前额叶皮层中神经元的活动。他们发现，当声音预示着高概率获得食物时，该脑区的神经元活动就会增强。当大鼠听到那个每次都承诺有食物的声音时，这种活动最为强烈。此外，研究人员注意到，在极少数情况下，当大鼠听到这种高概率声音却仍然按压杠杆时，大脑的活动水平甚至更高。这表明该脑区正在更努力地尝试阻止大鼠按压，而当大鼠仍然按压时，意味着按压的冲动非常强烈。如果预期的奖励没有出现，大脑活动也会在食物本该到达的时刻精准下降，这就像是一个信号，提示预期的奖励缺失了。
最后，团队测试了该脑区是否对于这种控制力是必要的。他们使用了一种技术，暂时降低了背内侧前额叶皮层中神经元的活动。当他们这样做时，大鼠失去了根据声音调整行为的能力。即使在听到那个每次都承诺有食物的声音时，它们按压杠杆的频率也和听到只偶尔提供食物的声音时一样频繁。它们无法再利用即将来临的奖励预测来停止自己的劳作。有趣的是，大鼠在听到声音时仍然会移动到食盆处，这表明它们仍能识别信号并接近目标，但它们失去了停止按压杠杆这一特定能力。
这些发现表明，背内侧前额叶皮层充当了一个调节器，利用对未来的预测来决定动物应该多么积极地追求奖励。它并不只是简单地开启或关闭动力；它是在微调行为，告诉动物何时该继续工作，何时该停下来等待。当这个区域运作不正常时，动物无法根据奖励的变化来调整其行为，从而导致僵化且往往低效的目标追求。这种机制有助于解释大脑如何在寻求奖励的驱动力与高效行动的需求之间取得平衡，并指向了一个特定的神经通路，如果该通路受到干扰，可能会导致在更复杂情况下的冲动行为。
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