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閒話腦神經科學_會計師與經理人攜手合作—腦內側前葉功能研究的新進展
by 陳怡蓁, 2012-08-28 16:16, Views(734)

會計師與經理人攜手合作

腦內側額前葉功能研究的新進展

 

臺灣大學  謝豐舟教授

 

眼眶額葉皮質(orbito frontal cortex)及前額葉皮質內側(medial prefnutal cortex)常因動脈瘤破裂腦部創傷或腫瘤而受損。在額顳葉失智(fronta temporal dementia)病患,這兩區的損壞特別明顯。

這兩個腦區受損所引起的嚴重後果最早見於HarlowPhineas Gage這位病患的描述。不過,這些腦區的真正功能至今仍是撲朔迷離。近年來從實驗方法,如動物的加強學習實驗(reinforcement learning in animals)以及從經濟學和決策科學(economics and decision science)借用的啟發式架構(heuristic frame work)讓我們對額葉中這些特定區域的功能逐漸有所了解。以下我們將這兩個腦區合稱為額葉下內部(ventromedial frontal lobe VMF)

 

►VMF 代表價值(the ventromedial frontal lobe encode value

VMF受損病患的研究大大有助於了解此區的功能,這些研究顯示VMF參與呈現某一刺激的當下相對價值(VMF is involved in representing the current value of stimuli),也就是在當下所有可能的選項中,那一個最值得選取。VMF所決定的價值會引導決策,一者經由決定行為所欲指向的標的(determine the goals toward which behavior is directed),二者經由供給藉以判斷決策後果的情境(providing a context from which to judge decision outcam es)。因此VMF可以視為扮演著一個評估(evaluative)或會計(accounting)的角色以支援複雜行為的執行。這是相當複雜的會計工作。因為它必須考量風險(risk)、延遲(delay)以及模糊地帶(ambiguity)。這種會計工作不只是數目的計算。因為價值的評定會受到可能選項所引起的情緒及自主反應的影響。此外,從前所做的決策的後果,甚至從前沒採取的決策the road not taken)都會使此一會計工作有所偏差。

從決策行為(decision making)以及經濟行為(econonmic behavior)來檢視VMF受損病患的行為困難,在理論及實務方面卻有實際的貢獻。這類研究提供了額葉行為的新概念,以及測量這些行為的實驗室及臨床工具。以下介紹近來這方面的認知科學研究以及可能的臨床運用。

 

►VMF居於樞紐地位

VMF的位置正好可以做為情緒-動機資訊,例如報償或懲罰(emotional-motivational information)與環境資訊(environmental information)的介面,此區的眼眶額葉(orbitofrantal)部分接受到從味覺、嗅覺以及腹側視覺系統(taste, olfaction & ventral visual system)的感覺輸入(sensory input)。VMF又與邊緣系統的構造如杏仁核(amygdala)以及下視丘(hypothalamus)互相連結。與背側前額葉(dorsolateral prefrontal cortex)不同的是,VMF是皮質紋狀體輸入資訊(corticostriatal input)進入阿肯班氏核(nucleus accumbens)的重要來源,阿肯班氏核進而調控中腦的多巴胺類神經細胞(dopaminergic neuron)。此外阿肯班氏核更是處理學習網路(network processes that reinforcement)的重要節點(node)。因此UFC可以連結刺激stimulus)與經濟或動機性價值(economic or motivational value)做。再者UFC與鄰近的前額葉內側皮質的腹側區域相互連結,並與前額葉皮質的其他區域有直接或間接的連繫。以上這些皮質紋狀體與皮質皮質通路(corticostriatal and corticocortical pathway)使VMF所代表的評估性資訊(evaluative information)得以影響單純以及較高層次的目標導向行為(simple and higher-order goal-oriented behavior)。

 

►VMF受損會影響基於價值的判斷(value-based learning

VMF受損所致的微妙臨床症狀迄今為止,很難以實驗室方法加以量測,不過近來發現VMF受損病患在決策方面有明顯的障礙(impairments in decision making),而學者也開發出量測決策障礙的實驗室方法,其中一種叫做愛荷華博弈作業(Iowa gambling task)。這種牌戲讓參與者在起初高報償最後高損失(high initial pay-offs but eventual higher loss)與起初低報償最後低損失(small pay-offs but overall smaller loss)的兩種情境之間做選擇,大多數健康的參與者學會選擇安全性較高的後者,然而VFM受損者則不顧愈來愈多的虧損、持續地選擇前者,愛荷華博弈作業源自於對動物加強學習行為(reinforcement learning)的研究,不過很快地被學者用來研究對決策很重要的經濟性資訊如期待、風險以及不確定性在人腦是如何呈現的。

這類問題愈來愈多人利用從行為經濟學(behavioral economics)的決策心理學(decision psychology)所發展出來的理論架構及實驗方法加以研究。

事實上,愛荷華博弈作業並不完全適用於VMF受損的病患。因為根本上VMF受損的病患在對回饋調整行為方面本來就有其困難(a more basic difficulty in adjusting behavior in response to feedback),而因此在愛荷華博弈作業異於常人。在鼠類及非人靈長類的研究已經確立眼窩額葉皮質(OFC)受損會引起一種特別型式的堅持(perseveration)。OFC受損的動物會繼續選取從前帶有報酬的刺激,儘管報酬已經取消(extinction),或是從前存在的報酬-懲罰關連已經顛倒(reversal learning)。VMF受損的人類在這種價值或回饋驅使的學習也有障礙。愛荷華博弈作業包含了需要顛倒學習的情境:最終損失最大的牌起動具有最高的報償(the ultimately disadvantageous decks initially holds the highest rewards)。如果排除這些層面則VMF受損者在愛荷華博弈作業的表現與常人沒有兩樣。

由此可知,VMF受損在選擇所連結的報酬改變時,無法調整其行為,愛荷華博弈作業就是一個例子,這種不顧負面回饋仍堅持同一行為的表現與VMF受損者的擾亂或不當的社會行為(instrusive, socially inappropriate behavior)行為有其類似之處,在實驗室中顛倒學習測驗異常的程度與患者日常生活整體功能的障礙有關,更與受損後社會、情緒、行為的改變相關,這些觀察提供了支持以上學說的證據。

 

►VMF受損影響其於價值的決策

VMF受損所致的顛倒學習障礙到底是由於VMF受損導致對於回饋之訊息能做有彈性的改變方面的特定障礙(尤其是對負面回饋)或是對於某一可能選擇之價值難以判斷。目前尚不得而知(a specific difficulty in flexibly shifting behavior in response in general, negative feedback in particular a or simply more genealdeficit in determining the value of potential choices)。

近來在非人靈長類的神經生理學及人類功能性影像研究趨向於認為VMF代表選擇的當下價值(VMF represents the current value of choices)。單一單位記錄(single-unit recording)顯示彌猴(macaque OFC神經元對期待報償以及接受報償有所反應。而且它們對不同的報償有不同的反應,對於自己偏愛的報償更有選擇性的反應,好幾個人類的研究顯示人類OFC也有類似的反應。

經濟價值(economic value)在許多方面來看是一種性質特殊的刺激,它並非一個固定的性質,而是高度受情境影響(context-sensitive),包括生物本身的內在情況(如飽食)或外在的因素(如同時存在的其他選擇的價值)。在許多現實生活的情況裡,價值並不能絕對地確定(Value can not be determined with absolute certainty)。價值的估計可以考慮不確定性而調整,包括已知的不確定性(諸如拋擲硬幣,出現正面的機會,通常稱之為風險(risk)),以及未知的不確定性(諸如出現某一結果的機率不能準確決定,亦即ambiguity),經濟學家及心理學家對具有不確定性的決策特別感到興趣,因為真正的選擇行為顯示即使金錢的價值也不是固定的性質,例如,在現拿10元跟以四分之一的機會贏得100元,多數人會選擇現拿10元,雖然後者的期待報償(100×0.2525元)遠比10元為高,在這個例子人做了一個不理性的選擇,他們事實上把風險當成一種costassign a cost to risk),此一cost亦是可變而且受情境影響(mutable and context sensitive)。例如人在自己贏面居大的時候總是趨向規避風險(risk averse),而在避免損失時則常是選擇冒險(risk seeking),相同的現象亦可見於模糊狀態下的決策(decision making under conditions of ambiguity)。

 

風險性選擇(risky choices

    對健康人的功能性神經影像研究顯示阿肯班氏核的活性會隨所期待的金錢報償的大小而改變,在PFC內側的活性反應了一個被期待的報償的大小及機率,以正式的經濟學名稱來說,這就是某一後果的預期價值(the expected value of an outcome)因此PFC裡的部位可以視為在考慮其發生的可能性下,詮釋某個可能的選擇。

這些前額區域是否參與基於期待價值的選擇工作。反之,好幾個對VMF受損者的研究主張此區在風險及模糊下做正常決策時是必要的,與正常人有異的是,VMF受損者在實驗性賭博測驗時較少模糊也較不會規避風險,這也未必全然對VMF受損者全無好處,在某些測試情境中,正常人會因避免風險而導致非最佳的選擇(suboptimal choice),在經濟學來看,這是非理性選擇在極為緊張的實驗室環境,VMF受損者避險的減少反而導致較為理性的經濟行為與較好的經濟結果,在現實生活中也許亦是如此,也有可能。

 

時間的價值(the value of time

延遲是影響價值之主觀認定subjective determination of value)的因素之一,它是那些特別困難的決定的一個特性,例如忽略某個立即的享受(如美味的巧克力蛋糕),而顧及長期的利益(如健康的體重)。

甚至金錢的價值也會因延遲而衰減,選擇行為的研究顯示,六個月後拿到的10元其價值低於現在可以馬上到手的10元,此一現象謂之時間折價temporal discounting)。延遲的主觀cost因人而異,也因報償的不同而異。它曾被認為是某些形式的強迫性(impulsivity)的因素。例如海洛英成癮者呈現較為快速的時間折價(temporal discounting),亦即延遲代表較高的cost

此一現象的腦部變化迄今仍無定論,有個功能性核磁共振造影研究顯示,立即的金錢報償比延遲的金錢報償在內側PFCOFC以及阿肯班氏核有較強的活化。相反地,與延遲報償有關的決定會激發額葉背側區及頂葉區域。這些區域已知會被困難的認知工作激發。另一研究使用不同的測試方法則報告延遲會激發腦島(insula)及紋狀體(striatum)。

這些發現的意義是比較立即的報償會呈現至邊緣系統(imbic)區域,反映出此種選擇其有較高的情緒比重,相較於較不遠的,比較冷(cooler)的選擇則較為理性。學者因此預測VMF受損者比較不受立即性報償的情緒性吸引,而能做較為理性的決定,與此一預測相符合的是:大鼠的OFC受損會增加較大但較延遲的報償,該研究的作者卻認為是OFC受損降低了延遲的避險效果,因而使延遲的選擇較具吸引力,另外一項研究則認為VMF受損對時間折價並無任何系統性的效果。令人困擾的是最新在大鼠時間電生理研究顯示立即與延遲的報償都可以在OFC引發變化,不過,所激發的神經元有所不同。

在股價大漲之前出脫股票的人都可以深切體驗,失去的機會也可以是建構主觀價值的一個因素。當未採取的選擇,後果揭曉而結果比所做的選擇更好時,其結果就是後悔repret)的情緒狀態。避免後悔是人類決策的一個重要因素。最近的研究顯示完整的VMF是正常的後悔經驗所必須。當所選擇的賭博是輸而不是贏的時候,VMF受損者會有正常程度的失望。與正常人不同的是,當被告知他們所未採取的選擇的結果時,他們不會比較what waswhat might have been。當自己未採用的選擇其結果是贏的話,正常人會體驗較大的悲傷(sadness),也呈現較高的皮膚傳導度(skin conductunce),VMF受損者則這兩者皆無。功能性顯影研究顯示正常人後悔的程度與VMF以及扣帶回前區(anterior cingulate)及海馬迴的活性有所關連。

避免後悔是使某些消費者不遺餘力地尋找最好的商品,儘管現有的商品已經夠好,這些採取maximizing策略的人常常投資更多的時間及力量在決策而卻對結果不甚滿意,在實驗室的消費者決策測驗中,VMF受損者看來比正常人較不常採用maximizing的策略,這與VMF受損會減少後悔對決策的影響,實驗也顯示甚至在沒有風險或模糊狀態(ambiquity)時,VMF受損也會影響決策,這與VMF在呈現選擇的相對價值有其全面性的角色(VMF plays a general rale in representing the relative value of choices)。

 

從行為實驗到臨床應用

以上實驗室研究對臨床的貢獻是在觀念層面(conceptual level)提供一個比較適用的架構來描述及測量VMF受損對行為的影響。例如,這些病患衝動性(impulsive)的選擇不是因為他們敢於冒險(risk seeking),而是他們相對地比較不傾向避險更廣泛性而言。這些病患可能只是比較各種選擇的價值的能力降低(those patients may simply have a degraded ability to compare the value of decision options),此一缺陷在包含抽象或微妙因素,諸如風險、模糊狀態,後悔或是情況變遷快速時,尤為顯著,此一障礙可能使病患比較常做不利的選擇,至少會讓他採取與受傷前不同的選擇,在其他的選擇情境或在某些病人,這種障礙可能會導致根本對做選擇毫無興趣,或明顯做隨意或反覆無常(capricious)的選擇。這些現象可能是導致臨床上VMF受損表現出無動於衷(apathy)的原因。

更具實用價值的是,這些實驗室測驗對於測試VMF所掌管的功能可能有用,顛倒學習或風險性高的決策測驗可以偵測VMF的受損,而VMF受損者在執行功能的傳統測驗表現相當正常。這些新的測驗可能也可以提供此類病患在現實生活中評估醫療或經濟決策的能力。在不久的將來經濟行為的測試(諸如風險承擔的能力)對神經學家在額葉功能異常的定位,與對於理財顧問在計畫某個投資組合方面同樣有用。

以往對於額葉執行功能的定義包含了由上而下的過程,這些過程使人可以有彈性地追尋特定的標定,尤其是在複雜的情況之下。以上對VMF功能的討論應該是以往額葉執行功能測驗所缺少的一部分,VMF看來對於成功達到所期望目標的易受情境影響的評估過程特別重要(VMF appears to be particularly important in the context-sensitive evaluative proases that lead to the choice of the goal to be pursued此一會計accounting)功能可以視為連結一個標的的特定情境的情感和動機價值與達成目的的更高層次認知過程所必須認知神經科學與神經經濟學的攜手合作源自於對病患的研究,而且已經提供描述與測量前額葉正常與異常功能的新方法,將來的進一步發展可望繼續形成對腦子如何調控複雜的人類行為的深入了解。

 

 

推薦讀物

Fellows LK: Advnaces in understanding ventromedial prefrontal function: the accountant joins the executive. Neurology 68:991, 2007.