加州理工学院的约翰·奥多尔蒂（John O'Doherty）致力于研究人类大脑如何做出决策：它们如何收集关于环境及其自身影响的信息，然后利用这些信息进行决策。他的实验室研究人员通过观察受试者来了解大脑如何从正面和负面反馈中学习，以及为什么某些大脑比其他大脑学得更快、更有效。“这是一种非常简单的学习方式，几乎所有的动物物种都保留了这种能力，”奥多尔蒂说，他是费莱彻·琼斯决策神经科学教授。
“我们认为人们通过预测误差来学习：即你期望得到的结果与实际得到的结果之间的差异，”奥多尔蒂解释道。“如果两者之间存在巨大差异，你就会有一个大的预测误差，这意味着你需要更新你的学习，以便下次能够做出更好、更准确的预测。”
最近发表在《神经科学杂志》上的一项研究中，奥多尔蒂的实验室招募了40名赌徒，包括20名“问题”赌徒，他们的问卷回答显示出与赌博障碍相关的症状，以及20名“休闲”赌徒，他们的回答则没有这些问题。已经或曾经接受过赌博障碍治疗的人被排除在研究人群之外，以确保研究不会捕捉到因治疗而改变的学习过程。此外，从未赌博的人也被排除在外，以区分问题赌徒和休闲赌徒之间的决策差异，而不引入其他变量，如赌博倾向本身。
每个小组的成员在功能性磁共振成像（fMRI）扫描仪中执行一个简单的决策任务。在一个条件下，参与者有机会通过多次试验发展策略，以增加他们获得的美元奖励。在另一个条件下，参与者需要从损失中学习，调整行为以确保较小而非较大的损失。成功的参与者会迅速更新他们的预测误差，以实现最佳结果。
“大脑中有一些部分以较慢的方式学习。这意味着在预测误差之后的更新较少，学习逐渐发生，”奥多尔蒂说。
共同作者、哥伦比亚大学神经生物学助理教授、前奥多尔蒂实验室博士后研究员吉友一哉（Kiyohito Iigaya）解释说：“当事情进展缓慢时，缓慢学习是有益的，因为它能给我们提供准确的预测。但当事情突然变化时，缓慢学习就不好了——赌博似乎就是这种情况。”然而，吉友一哉警告说：“快速学习并不总是必需的。当事情相对稳定时，快速学习会产生太多噪音，因此快速和缓慢学习之间的平衡非常重要。”
“我们假设，在正常情况下，快速学习和缓慢学习同时发生，这两种学习方式的结合，即两者的平衡，决定了一个人的整体行为，”奥多尔蒂说。“我们正在研究这些模式，以了解可能与不同精神疾病易感性相关的个体差异。”
在许多方面，问题赌徒和休闲赌徒的行为相似，根据fMRI扫描，两种类型的受试者使用了相同的大脑区域。然而，重要的是，问题赌徒在从损失中学习的条件下更多地依赖于缓慢学习过程，而休闲赌徒则不如此。
由于他们在追求失败策略时未能足够快地更新决策，问题赌徒在防止未来可避免的损失方面能力较弱。
在问题赌徒的大脑中，前扣带皮层（anterior cingulate cortex）在损失条件下的活动增加，该区域与信息在时间上的缓慢整合有关。此外，岛叶皮层（insular cortex）追踪了损失期间的缓慢学习预测误差，该区域在物质使用障碍中起着重要作用。
“问题赌徒大脑中这些区域的激活并不是关于问题赌博的全部故事，因为任何这样的障碍都可能是非常复杂的，”奥多尔蒂说。“个体问题赌徒之间也可能存在差异。这需要未来更大规模的研究来解开。”
奥多尔蒂希望复制当前研究设计，应用于其他脑部疾病，如抑郁症或强迫症。“计算精神病学的总体目标是开始从精确的计算机制角度理解功能障碍，我们可以看到这些机制在大脑中的运作。或许我们可以将这些特定机制映射到特定的神经回路，这些回路可以通过脑刺激方法或药物干预进行调节。”
更多信息：Kiyohito Iigaya等人，《问题赌博中从损失中快速和缓慢学习的计算和神经证据》，《神经科学杂志》（2024）。DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0080-24.2024
期刊信息：《神经科学杂志》
来源：加州理工学院
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