编辑推荐:
为探究衰老是否独立于认知能力和心理健康因素影响觅食行为中的过度停留倾向,研究人员对 350 名青年及老年人开展在线觅食任务研究。发现老年人选择性过度停留更多,支持衰老伴随开发性策略增加假说,为理解年龄相关决策变化提供新视角。
在自然界中,生物面临资源获取的决策时,需要判断何时继续留在当前环境(“斑块”)觅食,何时切换到新环境,这一过程被称为觅食行为。人类的决策过程同样面临类似挑战,例如在不同工作任务或社交活动中分配时间。边际价值定理(MVT)作为觅食行为的规范性模型,提出当当前斑块的边际回报降至环境平均回报水平时,个体应切换至新斑块。然而,大量研究表明人类普遍存在 “过度停留” 现象,即持续留在收益递减的斑块中超过最优时间。关于衰老如何影响这一行为,存在两种对立假说:一种认为老年人因 “开发性心理模式” 假说,更依赖现有知识而减少探索,导致过度停留增加;另一种则提出老年人对时间机会成本更敏感,可能减少过度停留。此外,认知能力下降、抑郁症状和动机变化等因素也可能混淆年龄与觅食行为的关系,因此亟需澄清年龄本身对过度停留的独立影响。
为解决上述问题,来自以色列特拉维夫大学、英国剑桥大学、美国布朗大学等机构的研究人员开展了相关研究。他们设计了一项在线 “挤奶工任务”,要求参与者在 10 分钟内通过按压空格键收集牛奶,模拟觅食决策。每个 “奶牛” 代表不同的斑块,具有高 / 低初始奖励率和快 / 慢奖励衰减率的四种组合(High-Slow、High-Fast、Low-Slow、Low-Fast)。参与者需决定何时释放按键切换奶牛,每次切换需承担 4 秒固定 “旅行时间” 成本。研究招募了 350 名参与者(235 名青年成人,120 名老年人),同时通过冷漠评估量表(AES)、患者健康问卷 - 9(PHQ-9)评估动机和抑郁症状,并采用伦敦塔任务和选择反应时间任务测量执行功能(规划能力)和加工速度。研究结果发表在《npj Aging》上。
研究采用的主要关键技术方法包括:
- 最优策略计算:使用 SciPy 优化包,基于任务参数(总时间、旅行时间、奖励衰减函数)计算理论最优停留时间,作为行为对照。
- 主成分分析(PCA):对停留时间和退出阈值进行降维,提取主要行为模式(PC1 代表基线过度停留和条件差异缩放,PC2 代表对高 - 慢条件的偏好)。
- 线性混合效应模型:分析年龄与停留时间的关系,控制条件差异和个体变异。
- 回归分析:探究年龄、认知指标、AES 和 PHQ-9 得分对主成分的独立影响,排除混淆因素。
研究结果
1. 条件差异与次优性表现
参与者在所有条件下均表现出过度停留,平均停留时间显著长于最优值(例如 High-Slow 条件下平均过度停留 2.6 秒)。奖励衰减速度影响过度停留程度:在快衰减条件(High-Fast、Low-Fast)中,参与者的退出阈值偏离最优值更大,表明对快速变化的奖励环境适应更差。尽管停留时间与奖励呈非线性关系,但反应潜伏期与总奖励显著负相关,提示决策速度也是影响表现的重要因素。
2. 个体差异的行为模式
PCA 显示,停留时间的变异主要由 PC1(解释 90% 方差)和 PC2(8%)驱动。PC1 高得分者表现为基线停留时间更长,且放大不同条件间的停留时间差异(例如更倾向于在高奖励条件下过度停留),其与总奖励呈强负相关(r=-0.63),表明过度停留是次优性的主要来源。PC2 反映对高 - 慢条件的偏好,但与奖励无显著关联。
3. 年龄相关的过度停留差异
老年人在所有条件下的平均停留时间均显著长于年轻人,线性混合模型显示年龄与停留时间呈正相关(β=0.075, p=2.9×10-5),且在慢衰减条件中过度停留更明显(年龄 × 衰减率交互作用,p=0.048)。控制认知功能(伦敦塔任务准确性、反应时间)、AES 和 PHQ-9 得分后,老年人的 PC1 得分仍显著高于年轻人(p=0.033),表明其基线过度停留倾向更强,但条件差异缩放程度与年轻人无显著差异。回归分析显示,年龄是 PC1 的独立预测因子(β=0.133, p=0.02),而 PHQ-9 得分与 PC1 呈负相关(r=-0.13),提示抑郁症状较轻者过度停留更多。
结论与讨论
本研究首次通过标准化在线觅食任务证实,衰老与过度停留行为显著相关,且这一现象无法用认知功能下降、冷漠或抑郁症状解释,支持 “开发性心理模式” 假说。老年人可能因神经递质系统变化(如去甲肾上腺素能回路退化)、认知灵活性降低或对已知奖励的偏好(积极性偏差),更倾向于维持当前行为而非探索新机会。值得注意的是,老年人在快衰减条件中过度停留较少,表明其对奖励快速减少的环境仍具备一定适应能力,这可能与纹状体多巴胺能系统的阶段性反应保留有关。
研究还发现过度停留与抑郁症状呈负相关,符合 “抑郁者对奖励价值评估降低、更早切换” 的理论,进一步支持觅食行为可作为心理状态的行为标记。尽管未发现冷漠量表(AES)与过度停留的关联,可能与样本为普通人群、症状差异较小有关。
该研究为理解年龄相关决策变化提供了新框架,提示开发性策略增加可能是衰老的适应性结果,也可能加剧老年人在快速变化环境中的决策劣势。未来可结合神经影像技术,深入探究多巴胺能系统在年龄相关觅食行为中的作用,并拓展至临床人群(如帕金森病患者),验证 “tonic 多巴胺水平影响基线停留时间,phasic 多巴胺调节奖励敏感性” 的假说。总之,这项研究不仅深化了对衰老大脑决策机制的理解,也为设计针对老年人的决策辅助工具或心理健康干预提供了靶点。