一个由前研究生田中大树、庆应义塾大学副教授 Koji Jimura（同时也是 KUT 脑通讯研究中心 (BrainCom) 客座副教授）、Kiyoshi Nakahara 教授、指定教授 Masaki Takeda、BrainCom 助理研究员 Ryuta Aoki（当时）和墨尔本大学铃木 Shinsuke 副教授组成的研究小组发现，人脑的前额叶皮层与对从未经历过的理想未来事件的预期相关。根据自己的经验，自我控制能力更强的人的这种机制得到了增强。该小组的研究结果表明，当面对没有经验和不确定的情况时，人们可以通过预测未来来选择最合适的长期行动。他们的研究结果还表明，对未来预期的前额叶机制功能障碍可能与吸毒和酗酒等精神病理学有关。该小组的研究成果于2020年12月9日发表在神经科学学会官方期刊《Journal of Neuroscience》上。
（从左到右）Kiyoshi Nakahara 教授、指定教授 Masaki Takeda 和客座副教授。吉村浩二教授。
“您会选择哪一个，今天 5,000 日元还是一年后 10,000 日元？”这个问题提出了一个两难的问题：一个人是喜欢现在的小奖励，还是将来给予的大奖励。在行为经济学领域，当前的决策如何影响未来的可用选项被称为“跨期选择”。喜欢较小的即时奖励的人可以被视为倾向于冲动行事，而喜欢较大的未来奖励的人可以被视为更具自制力。从长远来看，锻炼自我控制可能会带来最大的回报（图A）。众所周知，冲动和自我控制反映了个人对奖励的选择偏好，并且还与药物和酒精滥用等病理生理学有关。
跨期选择也在非人类动物中进行了研究。此前针对人类的研究使用金钱作为虚拟情境中的奖励来调查跨期选择。相比之下，对非人类动物的研究使用实际的食物或饮料作为动物在实验过程中等待和消耗（吃或喝）的奖励。此外，虽然选择偏好是通过非人类动物的这些实验经验形成的，但人们假设选择偏好在实验前就已经在人类参与者中形成了。
实验程序中的这些差异阻碍了我们更好地理解冲动和自我控制背后的大脑机制。特别是，目前尚不清楚选择偏好是如何形成的，以及在等待从未经历过的奖励时人脑中发生的神经过程。
在这项新研究中，研究小组使用了真正的果汁奖励，其方式与在非人类动物实验中使用的方式相同。通过使用 BrainCom 的磁共振成像 (MRI) 扫描仪，研究人员进行了功能性 MRI (fMRI)*1 实验，以监测人类参与者在饮用（醉酒）或等待饮用他们从未体验过的果汁奖励时的大脑活动。在功能磁共振成像扫描期间，人类参与者首先获得果汁奖励，他们必须等待几十秒后才能喝（延迟奖励；图B1中的红色圆圈），然后是他们可以立即喝的较小量的果汁（立即奖励；图B2中的蓝色星星）。最后，参与者被问及他们更喜欢延迟奖励还是立即奖励（图 B3）。值得一提的是，当参与者第一次获得奖励时，他们不知道要等多久才能收到。
基于行为经济学的预期效用*2理论模型（图C）用于探索反映等待以前从未延迟过的奖励的预期效用的大脑区域。研究人员发现，前额皮质的额极（图D中的黑色箭头）就是这样一个区域。此外，这种与预期效用相关的前额叶激活在喜欢奖励的自我控制参与者中更大（图E）。
在做出跨期选择的各种动物中，人类的额极进化得最为发达。正如新研究揭示的那样，这个大脑区域执行“预期令人愉悦的事件而不知道它何时会发生”的认知功能，这个过程可能体现了人类的意义。更好地理解前额叶活动会产生对未来愉快事件的预期以及基于个人经历的自我控制选择，这将为阐明药物和酒精滥用以及暴饮暴食等精神疾病的病理生理学提供线索。
[原始论文]
Tanaka D、Aoki R、Suzuki S、Takeda M、Nakahara K、Jimura K (2020) 自我控制选择源自能够预测未来的动态前额叶信号。神经科学杂志 40 (50) 9736-9750； DOI：101523/JNEUROSCI1702-202020。
*1 fMRI：一种无创测量与神经元活动相关的生理信号的技术。这项技术能够监测整个人脑与各种感知和认知功能相关的活动。
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