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为探究奖励和努力成本对青少年学习的影响机制，研究人员以 146 名 13 - 25 岁青少年为样本，开展强化学习范式研究。结果发现奖励可提升学习，且在高努力任务、年轻青少年及低主观努力价值（SV）青少年中效果更显著。该研究为教育实践提供了理论依据。
在青春的成长画卷里，学习是浓墨重彩的一笔。青少年常常在学习中面临抉择：要不要花费精力去攻克难题？奖励又能否激发他们投入更多努力？过往研究表明，成年人做此类决策时会进行成本效益分析，认知控制被视为有 “代价” 的，可能会阻碍努力投入，但奖励能提升认知控制的价值。青少年正处于认知控制逐步成熟且对奖励极为敏感的时期，他们在学习中如何权衡奖励与努力，背后的神经机制又是怎样的呢？这一系列问题如同迷雾，吸引着科研人员去探索。
为了拨开这层迷雾，来自国外的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项颇具意义的研究，相关成果发表在《Developmental Cognitive Neuroscience》上。
研究人员运用功能磁共振成像（fMRI）技术，以 146 名 13 - 25 岁的青少年为样本，采用强化学习范式，巧妙地通过改变任务要求和潜在奖励来操控努力和奖励水平。在这个过程中，他们综合分析了逐次学习信号（奖励预测误差，PE）和行为学习表现。
研究结果
- 主观评级：通过对自我报告的努力和动机评级分析发现，高努力任务被认为更费力，高奖励任务则更具激励性。而且，年轻青少年觉得低奖励任务更费力、更缺乏激励性。
- 学习行为：广义线性混合模型分析显示，奖励能提高学习准确率，在高努力任务中，奖励对年轻青少年学习表现的提升作用更为明显，随着年龄增长，这种奖励效果逐渐减弱。对于低主观努力价值（SV）的青少年，高奖励在高低努力任务中都能提高学习准确率；而高 SV 的青少年，高奖励仅在低努力任务中提升学习准确率。
- 预测误差编码：在关键脑区的研究中，发现奖励对背侧前扣带回皮层（dACC）、腹内侧前额叶皮层（vmPFC）的 PE 编码有显著影响，且在高努力任务中这种影响更突出。在 dACC 中，奖励对 PE 编码的影响存在年龄差异，年轻青少年在高努力任务中，高奖励使 PE 编码更强；还存在 SV 组差异，低 SV 的青少年在高低努力条件下，高奖励都能增强 PE 编码，高 SV 的青少年仅在高努力条件下有此效果。
- 全脑结果：全脑分析表明，在高努力任务中，高奖励引发的 PE 激活更为广泛，且对年轻青少年和低 SV 的青少年影响更强。
研究结论与讨论
综合来看，该研究揭示了奖励对青少年学习的影响因努力需求、年龄和主观努力价值而异。行为学和神经影像学结果表明，青少年能根据努力需求和奖励价值调整学习策略，dACC 在奖励与努力的整合中发挥关键作用。这一发现对教育实践意义重大，提示教育者可以根据任务的认知需求调整奖励结构，以提高青少年的学习积极性和学习成果。例如，对于那些看似费力的学习任务，给予更高的奖励，可能会激发青少年投入更多努力。同时，研究也指出了个体在主观努力价值上的差异，这意味着在教育过程中，个性化的激励策略可能更为有效。
不过，该研究也存在一些局限性。比如，对主观努力价值的测量是在任务完成后进行的，无法实时反映学习过程中的动态变化；研究采用的是横断面设计，难以观察年龄增长对奖励、努力、PE 信号和学习关系的影响；计算模型未纳入工作记忆成分，可能影响对数据的解释；实验任务的生态效度也有待提高，与真实学习环境存在差距。
尽管存在不足，但这项研究依然为我们打开了一扇了解青少年学习神经机制的窗户。它让我们看到了奖励和努力之间复杂而微妙的关系，为后续研究指明了方向。未来的研究可以从这些不足出发，采用更完善的研究设计和方法，深入探索青少年学习的奥秘，为教育领域提供更科学、更有效的指导，帮助青少年在学习的道路上更好地前行。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。首先，通过功能磁共振成像（fMRI）采集大脑数据，获取大脑在不同任务条件下的活动情况。其次，采用强化学习范式设计实验任务，操纵努力和奖励水平，观察青少年的学习行为。此外，使用努力折扣程序评估青少年的主观努力价值，并通过行为学实验和计算建模分析学习表现和相关参数。
