额眶皮层与前扣带回皮层亚区在决策与自主神经调控中的功能差异及其对情绪障碍病因学的启示

时间:2026年2月15日
来源:Nature Communications

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本研究探讨了情绪障碍中复杂脑网络功能紊乱的问题,通过训练猕猴执行趋避决策任务,同步记录尾侧额眶皮层与膝前前扣带回皮层的神经元活动及自主/躯体反应,并结合尾侧额眶皮层微电刺激技术。研究发现cOFC对正负刺激均敏感,而pACC在厌恶结果中活动更显著;cOFC刺激增加回避行为,证实其在成本效益决策中的因果作用;cOFC活动在决策期领先于pACC,支持其网络主导地位。研究结果为情绪决策中脑体协调机制提供了神经证据,并提示该网络功能障碍可能与情绪障碍的病因相关。

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情绪,如同一场内心的风暴,常常让我们在做出选择时感到纠结和挣扎。这种情绪与决策过程的交织,其背后的神经生物学机制究竟是什么?科学家们长久以来将目光投向了大脑前部两个关键区域:额眶皮层和前扣带回皮层。已知它们与情绪处理和决策息息相关,但各自的“职责分工”以及它们如何协调工作,尤其是在面对风险与奖励的权衡时,许多细节仍然笼罩在迷雾之中。例如,额眶皮层的尾侧区域与膝前前扣带回皮层在功能上究竟有何不同?它们在决策过程中的动态互动关系是怎样的?更重要的是,这些脑区的活动变化,是否与我们的心跳、呼吸等身体自主反应同步,共同构成了“身心一体”的决策体验?理解这些问题,对于揭开情绪障碍(如抑郁、焦虑)的神经基础至关重要。
为了回答这些问题,一支研究团队在《Nature Communications》上发表了一项精巧的研究。他们设计了一项能让实验动物(猕猴)在“趋近”奖励与“回避”惩罚之间做出选择的决策任务。在此过程中,研究人员同步记录了猕猴尾侧额眶皮层与膝前前扣带回皮层的神经元电活动,同时监测心率、瞳孔直径等自主神经指标以及眼动等躯体反应。研究团队还运用了微电刺激技术,直接扰动cOFC的神经活动,以验证其因果作用。最终,他们描绘出了一幅这两个脑区在情绪化决策中分工协作的神经图谱。
本研究主要运用了以下关键技术方法:1)在猕猴模型上建立了行为学趋避决策任务范式;2)使用多通道电极在体记录cOFC和pACC的单个神经元活动;3)对cOFC进行局部微电刺激以探究其因果功能;4)同步记录心率、瞳孔直径等自主神经信号以及眼动等躯体反应指标,用于相关分析。
cOFC和pACC对决策结果表现出不同的反应模式
通过分析神经元在任务不同阶段的活动,研究人员发现cOFC的神经元对即将到来的奖励和惩罚(厌恶刺激)都表现出编码敏感性。相比之下,pACC的神经元活动则在遇到厌恶结果时显著增强,表现出对负面信息的偏好。这提示在决策评估中,cOFC可能更全面地整合正负价值信息,而pACC则更专注于监控和处理负面结果。
cOFC的微电刺激增加回避行为
为了探究cOFC是否直接参与决策计算,研究者在猕猴做决策前对cOFC进行微电刺激。结果发现,刺激显著增加了动物选择回避(即放弃可能伴随惩罚的奖励)的行为比例。这一结果提供了直接的因果证据,表明cOFC的活动确实能够影响基于成本效益分析的决策过程,偏向于规避风险。
cOFC的神经活动在决策期领先于pACC
通过分析两个脑区神经元群体活动的时间动力学,研究发现,在决策形成的关键时期,cOFC的神经活动变化要早于pACC。这种活动上的领先优势,支持了cOFC在该决策网络中处于一个更上游或主导的地位,可能率先进行价值计算,并将其结果传递给pACC等下游区域进行进一步处理。
自主与躯体反应与行为模式正相关
研究还发现,动物的自主神经反应(如心率变化)和躯体反应(如特定方向的眼动)与其行为选择模式存在正相关。例如,在做出回避选择时,会伴随特定的生理反应模式。这表明,决策不仅仅发生在大脑中,而是伴随着协调一致的身体状态变化,体现了决策过程的“具身性”特征。
综合以上结果,本研究得出结论:在情绪化的趋避决策中,尾侧额眶皮层与膝前前扣带回皮层扮演着不同但互补的角色。cOFC作为一个关键枢纽,广泛编码决策相关的正负价值信息,其活动能够因果性地影响基于风险与回报权衡的抉择,并在时间上引领整个决策网络。pACC则更侧重于对已发生的负面结果进行强化处理。这两个脑区的协同工作,并与自主神经及躯体反应系统紧密耦合,共同支撑着复杂的情绪性决策行为。该研究的重要意义在于,它首次在非人灵长类动物中精细解析了cOFC-pACC网络在决策过程中的动态功能差异与因果关系,并将神经活动与身体反应联系起来,为理解“脑-体”如何作为一个整体参与决策提供了实证依据。这加深了我们对高级认知与情绪交互神经机制的认识,并为理解情绪障碍(其核心症状常包括决策能力受损和生理紊乱)可能的环路水平病因提供了新的线索和潜在干预靶点。

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