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为探究运动系统如何编码影响感知决策的先验预期,研究人员开展随机点运动任务,结合 TMS 和 MEP 记录。发现先验预期抑制皮层脊髓兴奋性(CSE),MEP 波动影响决策偏倚,且个体差异与 ASD-SSD 特质相关,揭示运动系统的预测编码机制。
在人类认知过程中,大脑如何利用先验知识预测即将到来的感觉证据一直是神经科学和心理学的核心问题。贝叶斯脑理论认为,大脑会建立预测模型来预期感觉输入,但这些模型是否以及如何影响运动系统尚不完全清楚。以往研究多聚焦于确定性情境下的运动准备,而对概率性预期如何塑造运动皮层兴奋性的研究较少。此外,个体在依赖先验信息还是即时感觉输入上存在显著差异,这种差异与自闭症(ASD)和分裂型特质(SSD)等人格特质的关系也未被充分揭示。因此,深入探究运动系统在概率性预期中的作用机制及个体差异的神经基础,对于理解人类决策过程和相关神经精神疾病具有重要意义。
为解决上述问题,意大利博洛尼亚大学心理学系等机构的研究人员开展了相关研究。他们通过行为和神经生理学实验,探讨了先验预期如何影响运动皮层兴奋性,以及这种影响与决策偏倚和个体特质的关系。研究结果发表在《iScience》上,为理解运动系统的预测编码机制提供了新视角。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:
- 随机点运动(RDM)任务:参与者判断随机点的运动方向,通过概率提示(左 / 右箭头或十字)操纵对刺激的预期。
- 经颅磁刺激(TMS):在刺激呈现前的不同时间点(-700 ms、-400 ms、-100 ms、+200 ms)对左右初级运动皮层(M1)进行单脉冲 TMS。
- 运动诱发电位(MEP)记录:同步记录双手第一背侧骨间肌(FDI)的肌电活动,评估运动皮层兴奋性。
- 漂移扩散模型(DDM):分析 trial-by-trial 的 MEP 波动与决策偏倚的关系。
- 问卷调查与统计分析:使用自闭症商数(AQ)和分裂型人格问卷(SPQ)评估个体特质,通过主成分分析(PCA)和中介分析探讨特质与运动调制的关系。
结果
1. 先验诱导的 MEP 调制与决策偏倚相关
信号检测理论(SDT)分析显示,概率提示显著影响反应标准(c),但不影响敏感性(d’),表明参与者的决策偏倚受先验预期调制。MEP 分析发现,手和先验存在显著交互作用,先验一致手的 MEP 振幅高于不一致手,且 MEP 调制程度与决策偏倚呈正相关。这表明先验预期通过抑制不一致反应的运动皮层兴奋性来促进一致反应的准备。
2. Trial-by-trial 分析:运动兴奋性与决策偏倚的动态关联
通过层次漂移扩散模型(HDDM)发现,trial-by-trial 的 MEP 差异与决策的起点参数(反映偏倚)显著相关。当一致手的 MEP 高于不一致手时,参与者更倾向于做出与先验一致的决策,且这种效应仅在有信息提示条件下存在,表明 MEP 波动是先验驱动决策偏倚的动态生理指标。
3. 不同决策策略与 ASD-SSD 连续谱相关
根据 MEP 调制程度将参与者分为 “调制者”( believers)和 “非调制者”(empiricists)。调制者表现出更强的决策偏倚,而非调制者更依赖感觉输入。PCA 显示,调制者的分裂型特质得分更高,非调制者的自闭症特质得分更高,中介分析表明 ASD-SSD 连续谱通过影响运动皮层调制介导决策偏倚。
结论与讨论
本研究表明,运动系统在行动前遵循贝叶斯推理规则,通过抑制不一致反应的运动皮层兴奋性来整合先验预期,这种调制程度直接预测决策偏倚。个体差异揭示了两种不同的预测策略:依赖先验的 “信徒式” 和依赖感觉的 “经验式”,分别与分裂型和自闭症特质相关。
这些发现扩展了预测编码理论,证明其作用范围从感知系统延伸到运动系统,为理解人类决策的神经机制提供了跨层次的证据。同时,研究为自闭症和分裂型特质的认知差异提供了生理基础,提示运动皮层兴奋性调制可能是这些特质相关决策偏差的潜在生物标志物。未来研究可进一步结合多模态神经影像技术,探索感知和运动系统在预测编码中的交互作用,为神经精神疾病的干预提供新方向。