脑深部刺激研究模拟冲动和风险厌恶

深部脑刺激(DBS)是一种神经外科手术，需要在大脑特定区域植入电极，随后通过高频电脉冲刺激这些区域。这个程序是一种非常有效的治疗干预各种严重的神经和精神疾病，包括帕金森病和强迫症(OCD)。

上海交通大学医学院和剑桥大学的研究人员最近利用DBS研究了两种相反的决策行为模式，即冲动性和风险厌恶。

他们的论文发表在《自然心理健康》杂志上，指出了新的冒险行为的客观(即普遍适用于所有人)和主观(即不同个体之间的差异)标志。

“为什么我们会做出冲动的决定，冒险太快，去抑制或选择立即满足?”该论文的合著者瓦莱丽·冯告诉《医学快报》。“我的研究小组研究冲动，以及情绪或动机如何影响我们的决定，尤其是上瘾和强迫症。

“我们对非法(兴奋剂、海洛因)、合法(尼古丁、酒精)和行为成瘾(如赌博、强迫性性行为或强迫症等强迫性行为)之间的重叠感兴趣。”

Voon和她的同事们最近的研究的主要目标是调查冒险行为，即在结果容易预测或难以预测或不可能预测的情况下，根据预期的奖励或惩罚做出决定的倾向。为此，研究小组使用DBS刺激了研究参与者的丘脑下核(STN)。

“我们知道DBS可以增加特定形式的冲动性:即所谓的冲突冲动性，STN的DBS导致在两个困难的选择之间做出更快的选择，”Voon说。

“这并不总是消极的，也可能是有用的。例如，被诊断为强迫症的患者的选择在病理上是缓慢的。STN DBS可以使这种情况正常化，使他们的选择变得更快，更接近健康个体的选择。”

过去的研究发现，针对STN的DBS也可以增加风险规避，从而使个体更倾向于做出更安全(即风险较小)的选择。这意味着它同时影响冲动的两个不同维度，帮助个人更快地做出困难的决定，同时也选择风险较小的选择。

“STN是帕金森病和强迫症的关键大脑区域，”Voon解释说。“它只有豌豆大小，位于额纹状体回路的间接抑制通路内。它发挥着综合作用，使我们能够根据需要做出决定的速度，通过加快、放慢或停止行动来校准我们的行动和决策。”

Voon和她的研究小组希望更好地了解在不同类型的决策过程中支撑冲动的脑电波。通过将DBS电极植入参与者的STN，他们能够收集到关于不同个体的大脑如何处理风险决策的不同方面的新见解。

“我们还研究了如果刺激STN 1秒会发生什么，特别是它是如何影响风险寻求和脑电波的，”Voon说。“这反过来又使我们能够探索STN在寻求风险行为中的因果关系或重要性。”

为了开展他们的研究，研究人员招募了一组被诊断患有帕金森病的参与者，作为临床治疗的一部分，他们已经在大脑中植入了电极。当他们玩电脑游戏时，同样的电极被用来记录他们的STN活动。

“我们让病人玩一种简单的纸牌游戏，这种游戏通常被当作饮酒游戏来玩，”Voon说。“我们给他们看了两副牌:一副是打开的，另一副是关闭的。然后，我们让他们打赌，如果他们认为下一张牌会更高。如果他们看到的牌是一个小数字，比如3，他们更有可能打赌下一张牌会更大。”

通过记录参与者在玩这个决策游戏时的大脑活动，研究小组可以观察到当他们预期赢或输赌注时，他们的大脑会发生什么。他们可以比较在结果不确定的情况下(例如，当显示给参与者的牌是4、5或6时)和结果更可预测的情况下(例如，当显示的卡是1或9时)记录的大脑活动。

“我们也对所谓的‘主观风险’感兴趣，换句话说，当我们更喜欢冒险或更厌恶风险时，大脑是什么样子的，”Voon说。“为了探索这个问题，当患者试图做出决定时，我们刺激了丘脑下核1秒钟。”

研究小组在实验中记录的脑电波活动产生了许多有趣的见解。首先，研究人员观察到STN的活动水平不同，这取决于参与者是期望赢还是输，以及与给定选择相关的不确定性水平。

“我们还表明，这种追求风险或厌恶风险的个人主观倾向与不同的脑电波有关，”Voon解释说。“从本质上讲，我们的研究结果表明，不同个体的大脑对实际发生的事情(期望赢/输或不确定性)以及我们实际的偏好和倾向(寻求风险/厌恶风险)的编码是不同的。”

有趣的是，Voon和她的研究小组表明，STN模拟减少了寻求风险的行为。这种刺激还与STN特定频率(θ 4-8赫兹)的增加有关，当这种频率增加时，个体会更快地做出更安全的选择。

刺激STN的部位似乎也会影响参与者的行为。刺激STN的较高部分(已知与运动有关，通常是帕金森病DBS治疗的一部分)似乎会影响风险规避。另一方面，刺激与情绪和决策有关的STN下部，似乎会增加寻求风险的决策。

“我们知道，在临床上刺激这些边缘和STN的决策区域有时可能与轻躁症的副作用有关，轻躁症在临床上与更大的风险寻求有关，”Voon说。

“我们之前已经证明，刺激这个区域也与感受到更多积极情绪有关，这与轻躁狂是一致的。此外，我们发现大脑中线的不同部位与我们是更喜欢冒险(大脑前部)还是更厌恶风险(大脑后部)有关。”

这组研究人员最近的工作表明，如果一个人期望赢、输或对结果不确定，那么在与风险相关的决策过程中，STN的活动变化很大。这种活动似乎也会因个人是否愿意冒险而有所不同。

“STN刺激会增加风险规避，或者倾向于选择安全、风险较小的选择，这与特定脑波θ活动的增加有关，”Voon说。“此外，我们刺激的部位会对我们是更喜欢冒险还是更厌恶风险产生不同的影响。”

这项研究的发现可能很快有助于理解冲动，这与各种精神和神经疾病有关。Voon和她的研究小组现在正试图利用他们的观察来设计更有效的干预措施，以治疗这些疾病，并减少DBS的副作用，如轻度躁狂。

研究人员目前正在招募新的参与者进行一项以阿片类药物和酒精成瘾为重点的DBS研究。这项研究可以为成瘾相关冲动的独特神经标记提供进一步的见解。

“我正在领导剑桥大学、国王学院医院和牛津大学之间的这项研究，”Voon补充说。“作为这些新实验的一部分，我们刺激了大脑中涉及奖励、动机和自我控制的两个不同区域。DBS对帕金森症和强迫症非常有效，初步研究表明它可能对成瘾也有效。我们将进行一项临床随机对照试验研究，以观察DBS对成瘾的疗效。”

在接下来的研究中，Voon和她的同事们将把重点放在与冒险相关的过程上，这是他们最近工作的一部分，以及与成瘾有关的决策的其他方面。这些额外的维度包括对物质上瘾的人的大脑如何对酒精和毒品相关的诱因做出反应，他们的情绪，以及其他冲动或强迫性的决策倾向。

更多资料:Valerie Voon等人，用深部脑刺激模拟丘脑下核的冲动和风险厌恶，自然心理健康(2024)。期刊信息:自然心理健康

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