奖励预期及预期错误的FRN效应:一个参数设计ERP研究

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为了更好地适应环境,人需要随时根据环境线索对未来事件形成预期,并且不断将结果或反馈信息与预期进行比较,判断预期是否成立,从而及时调整行为策略、形成新的预期。事件相关电位研究表明,反馈负波(FRN,feedback related negativity)可以反映与奖励相关的预期错误(即预期与实际结果的不一致)。关于FRN的强化学习理论(Reinforcement learning theory of FRN)认为,FRN 波幅与多巴胺系统发放有关:当实际反馈比预期结果更差时,即负性预期错误(negative reward expectation error),中脑多巴胺活动减少,FRN波幅增大;当实际反馈比预期结果更好时,即正性预期错误(positive reward expectation error),中脑多巴胺活动增加,FRN 波幅减小。但对FRN与预期错误的关系,目前的实验研究结果很不一致。 本研究通过系统操纵扑克牌赌博任务中赢钱的概率,分别考察了 FRN 波幅与预期形成和预期错误的关系。实验中,被试选择扑克牌之后,首先看到提示刺激,9种提示刺激对应了相应的赢钱先验概率,分别为0%,12.5%,25%,37.5%,50%,62.5%,75%,87.5%,100%;然后,被试看到自己在本轮赌博中的结果(即反馈输钱或赢钱)。在反馈阶段,赢钱和输钱实际出现概率与提示阶段的输赢钱概率是一致的。 ERP 研究发现,在提示阶段,提示信息诱发了明显的FRN,且 FRN 波幅随着赢钱概率的减少而增大。在反馈阶段,在输钱情况下,出现概率对FRN波幅有显著的调节作用,表现为输钱出现概率越低,输钱时的FRN波幅就越大:在赢钱情况下,出现概率主效应显著,出现概率最低条件下的FRN显著大于其它条件。具有相同出现概率的输钱与赢钱结果所诱发的FRN之间的差异(即FRN效应)会随着出现概率的增大而减小。对反馈呈现后300到400毫秒时间段内EEG的时频(time-frequency)分析表明,在赢钱和输钱条件这两种情况下,theta及alpha概率段的能量(power values)及试次间相位相干(ITPC,inter trial phase coherence)都随着结果出现概率的减小而增大。 本研究结果表明: 1) FRN可以反映大脑对结果输赢先验概率的预期。 2) FRN 反映奖励相关的预期错误,无论是正性预期错误还是负性预期错误,预期错误越大,FRN波幅越大。 3) 出现概率对赢钱和输钱反馈:EEG的调节可以反映在theta 及alpha段的能量和试次间相位相干上。
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