《Progress in Neurobiology》:Strategy-dependent coding of reward and delay during temporal discounting in macaque dorsolateral prefrontal cortex
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•猴子采用不同的策略来评估延迟奖励的提议。•未预期的开始信号揭示了更新提议价值的不同策略。•dlPFC神经元根据猴子的策略对延迟奖励提议进行编码。引言时间折扣,即对延迟奖励赋予较低价值的倾向(Ainslie, 1975, Mazur, 1987),是许多日常决策的核心,例如决
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猴子采用不同的策略来评估延迟奖励的提议。
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未预期的开始信号揭示了更新提议价值的不同策略。
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dlPFC神经元根据猴子的策略对延迟奖励提议进行编码。
引言
时间折扣,即对延迟奖励赋予较低价值的倾向(Ainslie, 1975, Mazur, 1987),是许多日常决策的核心,例如决定是否在餐厅排队等候。
人们的时间折扣偏好差异很大。例如,"棉花糖"测试(Mischel和Ebbesen, 1970)表明,一些儿童能够抵制即时满足,而另一些则屈服于即时满足。在动物中,类似的异质性也已被观察到(Trevail等, 2019, Eccard等, 2020, Walker等, 2023)。这种时间折扣偏好的多样性反映了个体在权衡奖励与时间时所采取的不同策略。
时间折扣偏好通常被认为是个体的静态特征。时间折扣行为的个体差异与广泛的认知因素(Keidel等, 2021, Shamosh等, 2008, Lempert等, 2020, Sadeghiyeh等, 2020)、环境条件的变化(Felton等, 2025, Downey等, 2022, Han等, 2024)以及异常行为(Bickel等, 2008, Vuchinich和Simpson, 1998, Reynolds, 2006, MacKillop等, 2011)相关。当对延迟或奖励的预期发生变化时,个体如何调整其时间折扣行为(例如,一个人的决定在餐厅排队等候的决策可能会因前面一大群人突然离开队伍而改变)的研究较少。
背外侧前额叶皮层(dlPFC)编码对时间折扣计算重要的变量,如奖励大小和延迟时间。在动物研究中,已有研究表明dlPFC通过奖励大小和延迟时间的共享价值编码维度,明确支持时间折扣价值计算(Kim等, 2008, Wang等, 2023)。在人类中,dlPFC在跨时间选择中的参与也得到了充分记录(McClure等, 2004, Tanaka等, 2004)。然而,dlPFC对奖励和时间的编码是否反映了一种个体间共享的共同时间折扣过程,还是取决于计算折扣价值时所采用的具体策略,仍不清楚。
在本工作中,我们训练了两只猴子完成一项两步时间折扣任务,其中它们选择接受或拒绝一个延迟奖励的提议。关键在于,为表示接受与拒绝的选择,猴子必须在两个不同的时间窗口中释放操纵杆,取决于开始信号。从理论上讲,不同开始信号带来的额外延迟会改变原始延迟奖励提议的折扣价值。这使我们能够研究当开始信号引入额外延迟时,动物如何重新评估延迟奖励提议。行为建模表明,我们的猴子采用了不同策略。神经分析表明,尽管两只动物的dlPFC神经元均编码了奖励大小和延迟时间,但其神经编码反映了每只动物所采用的不同行为策略。
章节摘要
结果
两只猴子执行了一项两步时间折扣任务(见Fig. 1A和Methods),其中它们选择接受或拒绝一个延迟奖励的提议。动物经过预训练,识别九个视觉线索(Fig. 1B),这些线索标志着不同组合的奖励大小(2、4或6滴液体奖励)和延迟时间(1、5或10?秒)。动物通过在两种开始信号之后释放操纵杆来表示其选择,即接受或拒绝。在紫色开始信号后释放操纵杆
讨论
在本工作中,我们训练两只猴子执行一项两步时间折扣任务。它们需要在紫色"接受"或黄色"拒绝"开始信号出现时释放操纵杆,以做出接受或拒绝延迟奖励提议的决定。我们展示了,我们的两只猴子都根据开始信号调整了其时间折扣行为。具体来说,当第一个开始信号为黄色时(动物必须在黄色开始信号后等待额外延迟,使其变为紫色
实验对象
使用了两只雄性恒河猴,体重均为9.0?kg。所有实验程序均遵循实验动物研究所的《实验动物护理和使用指南》,并获得了国家心理健康研究所动物护理和使用委员会的批准。
手术程序
手术操作在设备齐全的手术室中,采用无菌技术并在全身麻醉下进行。第一台手术是安装头部固定支架。猴子T接受了一个眼
作者贡献
DW、BR和RF构思并设计了该任务。RF和DW收集数据。SW、RF、ME和BR分析数据。MMc参与了数据的初步分析。RF、DW和ME执行了手术和MRI扫描。SW、RF、ME和BR撰写了论文。
CRediT作者贡献声明
David B. Weintraub:数据整理,概念构思。 Siyu Wang:撰写——初稿,方法论,形式化分析。 Eldridge Mark A. G.:撰写——审阅与编辑,方法论,形式化分析。 Mariko McDougall:撰写——审阅与编辑,形式化分析。 Barry J. Richmond:撰写——审阅与编辑,方法论,形式化分析,概念构思。 Rossella Falcone:撰写——初稿,方法论,调查研究,形式化分析,数据整理,概念构思。
利益冲突声明
作者声明,他们没有已知的可能影响本论文所述工作的竞争经济利益或个人关系。
致谢
本研究部分由美国国家卫生研究院(NIH)的院内研究计划支持。NIH作者的贡献被视为美国政府作品。本论文中提出的发现和结论是作者的,不一定反映NIH或美国卫生与公众服务部(HHS)的观点。作者感谢Andrew Mitz博士在设置记录系统方面提供的帮助,以及Richard博士
Rossella Falcone|Siyu Wang|David B. Weintraub|Mariko McDougall|Mark A.G. Eldridge|Barry J. Richmond