青春期焦虑抑郁症状与强化学习-工作记忆交互机制：基于计算模型的年龄相关选择动力学研究

本研究针对青春期神经认知发育关键期，通过强化学习工作记忆（RLWM）任务结合计算建模（RLWM-LBA框架），揭示了12-24岁青少年选择动力学的年龄相关变化特征。研究发现年龄增长与线性弹道 accumulator（LBA）模型中起始点变异参数降低显著相关，表明决策随机性随成熟度减少；而焦虑抑郁症状与强化学习参数未见显著关联，这对理解青少年认知发育轨迹与精神健康风险的解耦现象具有重要理论价值。

　　

青春期作为儿童向成年过渡的关键阶段，大脑经历着显著的神经认知发育变化，这一时期对学习决策能力发展至关重要。然而，青春期同时也是焦虑障碍和抑郁症等心境障碍的高发期，这些精神疾病常伴随认知功能障碍。尽管既往研究表明强化学习（Reinforcement Learning, RL）和工作记忆（Working Memory, WM）系统在焦虑抑郁中存在异常，但这两个认知系统的交互作用及其与年龄发展的关系仍不明确。更值得注意的是，先前研究多基于病例-对照设计，对于普通青少年群体中症状维度与认知功能的关联探索不足。

为解答这些问题，奥斯陆大学心理学系的Erik R. Frogner等研究者在《Developmental Cognitive Neuroscience》发表了最新研究成果。他们采用计算精神病学方法，通过强化学习工作记忆（RLWM）任务结合新型计算模型（RLWM-LBA），对193名12-24岁青少年的认知过程进行了精细量化。

研究团队运用多项关键技术：首先采用强化学习工作记忆任务（RLWM task）评估不同集合大小（set size）下的学习表现；其次建立RLWM与线性弹道累积模型（Linear Ballistic Accumulator, LBA）结合的混合计算框架（RLWM-LBA model），同步分析选择行为和反应时数据；采用贝叶斯层次建模进行参数估计；通过10折交叉验证的岭回归模型进行预测性能评估。所有参与者均完成青春期发育量表（PDS）、简式心境感受问卷（SMFQ）和广泛性焦虑障碍量表（GAD-7）评估。

行为水平结果显示：任务表现存在显著年龄差异，年长青少年准确率更高（OR=1.13）。任务因素中奖励历史呈现正向关联（OR=5.49），而集合大小与延迟则显示负向关联。焦虑抑郁症状总分与任务表现无显著关联。

计算建模结果表明：RLWM-LBA模型成功捕获了选择与反应时模式。年龄与LBA起始点变异参数（A）存在强负相关（β=-1.13），表明年长青少年决策起始点变异性降低。相对阈值参数（k）与年龄也呈负相关（β=-0.55），反映决策速度随年龄提升。

症状关联分析发现：贝叶斯因子（BF₀₁）显示所有RLWM-LBA参数与GAD-7/SMFQ项目响应均无强关联（BF₀₁范围：1.49-5.5），支持零假设。

预测模型性能：RLWM-LBA参数对年龄预测精度低（r²=0.034），对症状预测无价值（GAD-7的r²=-0.002；SMFQ的r²=-0.011）。

研究结论强调，青少年期决策准确性的年龄相关改善可能与选择动力学的发育变化密切相关，具体表现为决策起始点随机性降低。然而，在非临床青少年群体中，焦虑抑郁症状负担与强化学习和工作记忆过程未见显著关联。这一发现挑战了将病例-对照研究结果直接推广到群体症状维度的假设，为理解青少年认知发育与精神健康风险的复杂关系提供了重要见解。该研究首次将RLWM-LBA模型应用于青少年发育研究，证明了计算建模在解析认知发育轨迹方面的敏感性和特异性，为未来发育认知神经科学研究提供了新范式。

研究的理论意义在于揭示了认知发育与精神健康症状可能遵循不同的发展路径，这对制定针对青少年群体的精准化认知干预策略具有重要指导价值。同时，研究方法学上的创新为领域内如何整合计算精神病学与发育科学提供了示范。