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脑区“拔河”:人脑活动提前半秒预测风险决策,有望精准干预精神疾

脑区“拔河”:人脑活动提前半秒预测风险决策,有望精准干预精神疾病

一项发表于《自然-神经科学》(Nature Neuroscience)的突破性研究揭示,人脑中的活动能够在个体做出风险决策前提前半秒钟准确预测其选择。这项由加州大学旧金山分校(UCSF)和加州大学伯克利分校(UC Berkeley)的跨学科团队完成的研究,通过直接记录植入人脑眶额皮层(orbitofrontal cortex, OFC)的电极信号,发现两个相邻的神经回路在“冒险”与“求稳”之间进行着毫秒级的“拔河”竞争。这些独特的神经模式不仅能预测一个人是趋近危险还是规避危险,更重要的是,它为治疗强迫症(OCD)、抑郁症和成瘾等精神疾病提供了精确的神经调控靶点。

在日常生活中,我们的大脑每时每刻都在进行着数千次快速的计算,权衡潜在的危险与诱人的回报。是闯黄灯以避免迟到,还是踩刹车?是在赌场再掏一美元,还是转身离开?这些高风险的决策究竟是如何在大脑中形成的?现在,科学家们已经锁定了这些关键决策的解剖学枢纽。

“我们长期以来一直怀疑这个区域是大脑权衡奖赏与风险的地方,但直到现在,我们才能够实时测量它在人脑中发生的过程。”该研究的共同资深作者、加州大学旧金山分校神经外科主任Edward Chang医学博士解释道。

超越fMRI,沉浸式游戏揭示真实决策

多年来,对人类决策机制的研究主要依赖于功能性磁共振成像(fMRI)。然而,眼睛后方的含气鼻窦会扭曲磁场,导致扫描仪难以从眶额皮层获取清晰的信号。此外,传统的静态fMRI任务往往难以让受试者保持投入。

“他们会打瞌睡,我觉得他们根本不在乎自己在做什么。”该研究的主要作者、加州大学旧金山分校神经外科主任住院医师Clara Starkweather医学博士、哲学博士回忆道,“但后来我看到病人们躺在床上玩《糖果传奇》,玩得非常投入。”

为了激发这种真实的内在动机,Starkweather博士开发了一款沉浸式视频游戏。参与者需要穿过布满炸弹的迷宫走廊,以到达发光的宝箱。在每次试验中,玩家都面临一个关键的十字路口:是勇敢地进入布满炸弹的走廊,以获得珍贵的红宝石,还是避开走廊以保留当前分数。六名因癫痫手术评估而临时植入颅内电极的患者自愿参与了游戏,他们的神经活动以毫秒级的时间尺度被实时监测。

生物学上的“拔河”:风险与规避的神经回路

直接的颅内记录揭示了一个清晰的解剖学划分:

  • 内侧眶回沟(Medial Orbital Sulcus):位于眉心内侧,当玩家决定冒险时,该区域的活动会显著增强。
  • 外侧眶额区(Lateral Orbitofrontal Patch):位于距离内侧眶回沟约两厘米处,靠近太阳穴方向,当玩家选择退缩或求稳时,该区域的活动会急剧上升。

这两个相邻的神经集群以精确的反向同步方式运作:当一个区域活动激增时,另一个区域的活动则会下降。

传统的神经计算模型假设决策是通过随时间积累感觉证据,直到达到某个阈值而做出的——类似于一个平稳转动的拨盘。但Starkweather博士和共同资深作者、加州大学伯克利分校的Robert Knight医学博士开发的计算模型揭示了一个截然不同的现实。

“我们看到的更像是一个开关在来回翻转,在两个极端之间振荡,直到其中一个占据主导。”Knight博士说。对于显而易见的选择,例如一条满是宝藏但没有炸弹的走廊,“前进”信号几乎瞬间胜出。而在模棱两可、高冲突的选择中,这两个区域会快速地来回闪烁,直到一方最终占据上风。

通过观察哪个回路在“拔河”中获胜,科学家们能够在参与者按下控制键前500毫秒,准确预测他们是会前进还是后退。

个性化精神神经调控的曙光

这些深刻的见解对神经精神病学具有变革性的意义。趋近-规避(approach-avoidance)计算中的失衡是多种致衰性疾病的根源。重度抑郁症、严重焦虑症和强迫症(OCD)通常表现为过度活跃的风险规避,而物质滥用和赌博障碍则反映了失控的趋近行为。

尽管深部脑刺激(DBS)和经颅刺激越来越多地用于治疗严重的精神疾病,但由于眶额皮层常被视为一个整体进行靶向,其治疗效果参差不齐。现在,能够区分仅相距两厘米的“停止区”和“前进区”,将使临床医生能够以毫米级的精度校准神经调控。

“目前,精神病学主要依赖于询问人们的感受。”Starkweather博士说,“我希望为它提供更客观的东西:一个真实、可测量的个体大脑权衡风险的特征,这样治疗就可以在评估情绪评分的同时,靶向特定的失衡回路。”


Journal Reference:
Clara Starkweather, Edward F. Chang, Robert T. Knight. Brain activity predicts risky choices half a second before they are made. Nature Neuroscience, 2024.
Authors: Clara Starkweather, Edward Chang, Robert Knight.
Source: UCSF.

  • Media Contact: Laura Kurtzman
  • Source: UCSF
  • Image Credit: Image generated for Neuroscience News
  • Original Research is Open Access: Nature Neuroscience (September 15, 2026). “Intracranial recordings in humans reveal differential contributions of medial and lateral orbitofrontal cortex to approach–avoidance decision-making” Authors: Clara Kwon Starkweather, Ethan H. Willbrand, Kristin Sellers, Patrick W. Hullett, Andrew D. Krystal, A. Moses Lee, Kevin S. Weiner, Jon T. Willie, Peter Brunner, Ming Hsu, Edward F. Chang & Robert T. Knight.
  • DOI: 10.1038/s41593-026-02444-4
(责任编辑:scinews)