1、反饋相關負波反饋相關負波(FRN)的神經機制的神經機制胡馨木胡馨木201910198901/02/03/04/05/什么是什么是FRN結果評價的研究范式結果評價的研究范式影響影響 FRN 的因素的因素FRN 的神經機制的神經機制研究進展研究進展目 錄綜述框架綜述框架反饋相關負波（ feedback related negativity, FRN）是由代表行為錯誤或失去金錢等負性反饋刺激誘發的一種腦電波成分，出現在刺激呈現之后的200300ms 左右，波峰出現在反饋出現后 250 ms 左右，波幅最大位于內側額葉頭皮電極位置，因此也被叫做內側額葉負波（ medial frontal negati

2、vity, MFN）。偶極子源定位分析顯示 FRN 的發生源可能位于前扣帶回 （ anteriorcingulated cortex, ACC）。結果評價最主要的ERP 研究范式是簡單博弈任務和時間估計任務。FRN 的波幅受到結果效價、結果大小以及被試是否預期到結果的影響。對于FRN的功能意義的解釋主要有強化學習理論和情緒動機假說。前者認為FRN反映的是神經系統對反饋刺激的認知加工過程，而后者認為FRN反映的是對情緒動機意義的評價過程。01、什么是、什么是FRN？FRN的研究是在錯誤相關負波研究的基礎上發展而來的。在一些快速反應時任務中，被試在按的研究是在錯誤相關負波研究的基礎上發展而來的。在

3、一些快速反應時任務中，被試在按鍵之前就知道了正確的反應應該是什么，因此，只要被試按鍵后馬上就能察覺到自己是否錯誤；鍵之前就知道了正確的反應應該是什么，因此，只要被試按鍵后馬上就能察覺到自己是否錯誤；然而，在有的實驗任務中被試不能立刻知道自己是否做出正確的反應，只能依靠外界信息的反饋。然而，在有的實驗任務中被試不能立刻知道自己是否做出正確的反應，只能依靠外界信息的反饋。為了區別起見，由錯誤按鍵反應誘發的相關負波，即為了區別起見，由錯誤按鍵反應誘發的相關負波，即 response-locked ERN 都稱之為都稱之為 ERN，如，如左圖；凡是由反饋刺激誘發的負波，即左圖；凡是由反饋刺激誘發的負波

4、，即 feedback-locked ERN 都稱之為都稱之為 FRN，如右圖。，如右圖。 FRN的潛伏期、波峰以及頭皮分布的潛伏期、波峰以及頭皮分布 潛伏期潛伏期 ：反饋出現后的反饋出現后的 200300 ms； 波峰：反饋出現后波峰：反饋出現后 250 ms 左右；左右； 頭皮分布：波幅最大位于內側額葉頭皮電極位置（頭皮分布：波幅最大位于內側額葉頭皮電極位置（MFN）；發生源可能位于前扣帶（）；發生源可能位于前扣帶（ ACC）。）。時間估計任時間估計任務務簡單博弈任務簡單博弈任務Gehring & Willoughby（ 2002） 向玲, 王寶璽, & 張慶林. (2012). )02、

5、結果評價的研究范式、結果評價的研究范式1、簡單博弈任務、簡單博弈任務被試首先看到兩個方塊，每一個方塊中都有一個數字 5 或 25，代表 5 美分或 25 美分。被試通過按鍵選擇其中的一個方塊（選擇反應）。做出選擇后，每一個方塊變成紅色或綠色（結果）。如果所選擇的方塊變成綠色，那么與選擇的數字相應數量的錢被加到被試總的報酬中；如果選擇的方塊變成紅色，那么將從被試總的報酬中減去相應數量的錢。2、時間估計任務、時間估計任務 時間估計任務中, 讓被試估計 1 秒鐘的時間間隔。首先在屏幕的中央呈現注視點 800 ms, 隨機間隔為400600 ms，之后在屏幕的中央出現一個五角星, 讓被試估計五角星的呈

6、現時間是否到了1秒,如果認為有1秒鐘, 就按鍵反應, 按鍵反應后五角星消失, 隨機間隔 600800 ms后, 在屏幕的中央呈現反饋信息1000ms。 依據被試的時間估計情況給予反饋：當時間估計在一個可變的時間窗口內(滑動時間窗口)時, 就認定時間估計準確, 得到正反饋；不在這個窗口內, 就認定時間估計不準確，得到負反饋。Yeung & Sanfey（ 2004）FRN 與預期與預期FRN 與結果大與結果大小小FRN 與結果效與結果效價價Yeung & Sanfey（ 2004）Gu 等（ 2011）03、FRN的影響因素的影響因素FRN 與結果效價、結果大小與結果效價、結果大小Yeung,

7、N., & Sanfey, A. G. (2004). Independent coding of reward magnitude and valence in the human brain. The Journal of Neuroscience, 24(28), 6258-6264. 1&2參考文獻參考文獻 簡單博弈任務簡單博弈任務請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的標題請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的標題實驗流程圖實驗流程圖 ANOVA揭示了結果效價的主效應：負性反饋刺激與正性反饋刺激相比，引起了更大的電位偏轉，即輸錢比贏錢引發了更大波幅的 F

8、RN。 結果大小無顯著的主效應，即結果大小并未引發FRN 波幅的不同。 FRN對未選擇的結果的效價和大小都不敏感。 解釋：FRN 只對結果反饋的效價（正性還是負性）敏感，而對于獎懲的量的多少并不敏感。因此，FRN只是將一個事件簡單地評價為好還是壞，是一個簡單且快速的評定，而不能夠對得失或獎懲的等級進行更詳細的劃分。 3 FRN與預期與預期Gu, R., Lei, Z., Broster, L., Wu, T., Jiang, Y., & Luo, Y. J. (2011). Beyond valence and magnitude: a flexible evaluative coding s

9、ystem in the brain. Neuropsychologia, 49(14), 3891-3897.參考文獻參考文獻修改了修改了 Yeung and Sanfeys (2004) 的的實驗設計將結果效價實驗設計將結果效價和結果大小分別呈現，和結果大小分別呈現，而不是單獨呈現。而不是單獨呈現。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的標題請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的標題實驗流程圖實驗流程圖Sequence (A): outcome valence outcome magnitudeSequence (B): outcome magnitude o

10、utcome valence請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。請在此輸入您的文本。Nieuwenhuis, Holroyd, Mol, & Coles, （2004）預期違反假說預期違反假說情緒動機理論情緒動機理論強化學習理論強化學習理論Gehring & Willoughby, （2002） Oliveira, McDonald, & Goodman, （2007）04、FRN 的神經機制的神經機制強化學習理論強化學習理論Nieuwenhuis, S., Holroyd, C. B., Mol, N., & Coles, M. G. (2004). Reinforcement-rela

11、ted brain potentials from medial frontal cortex: origins and functional significance. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 28(4), 441-448.1參考文獻參考文獻 Four predictions of the reinforcement learning theory The FRN reflects a goodbad evaluation. FRN amplitude depends on the relation between actual vs. e

12、xpected outcome. FRN amplitude varies inversely with ERN amplitude as a function of learning . The FRN is generated in anterior cingulate cortex .強化學習理論強化學習理論強化學習理論（ Nieuwenhuis, Holroyd, Mol, & Coles, 2004）是目前對 FRN 最有影響力的解釋，它認為 FRN 由中腦多巴胺系統產生， 而中腦多巴胺系統參與獎賞預期和強化學習。一方面， 基底神經節參與當前事件的評估與預測，當基底神經節所做的預測認

13、為當前事件會帶來正性結果時， 會導致中腦多巴胺系統神經元的活動相位增加， 反之所做預測當前事件會帶來負性結果時， 會導致中腦多巴胺系統神經節活動的相位降低。多巴胺活動相位的變化表明正在進行的事件與預期相比的結果，同時也用于更新其預測，以便該系統能夠逐漸從最早的對獎賞和懲罰的預期中進行學習。另一方面，多巴胺信號作為強化學習的信號， 也被傳到內側額葉，它會促進行為的適應性調整。多巴胺信號對 ACC 的調節作用決定了 FRN 的波幅：當結果比預期差時，多巴胺相位的降低解除了對 ACC 的抑制，引起更大的 FRN；反之結果比預期好時，多巴胺相位的增加抑制了 ACC，引起更小的 FRN； ACC 使用多

14、巴胺信號改進當前的行為。 2 情緒動機理論情緒動機理論Gehring, W. J., & Willoughby, A. R. (2002). The medial frontal cortex and the rapid processing of monetary gains and losses. Science, 295(5563), 2279-2282.參考文獻參考文獻 FRN 反映了錯誤檢測活動， 是對負性反饋引起的情緒動機意義的評價， 其目的是使具有動機的行為得以實現。 對于FRN的發生源，前人研究都比較一致的認為在ACC及附近，而ACC不僅與認知過程有關，同時也與情緒功能的關系密

15、切，它對于人們評價行為的好壞非常重要。 實驗的結果說明了 FRN 反映的是對得失得失的敏感而對反應的正確錯誤正確錯誤不敏感；同時發現被試在輸錢后更加傾向冒險，這些都與強化學習理論相矛盾，因此他們認為前扣帶回的活動不是對每一次行為的評價而是對行為造成的結果引起的情緒動機意義的快速 評 價 。 另外，一些研究認為FRN就是ERN的一種，很多的研究證明ERN跟情緒、人格、動機因素有關。據此，可以推斷， FRN也會受到情緒，動機以及人格變量因素的影響。 3 預期違反假說預期違反假說Oliveira, F. T., McDonald, J. J., & Goodman, D. (2007). Perfo

16、rmance monitoring in the anterior cingulate is not all error related: expectancy deviation and the representation of action-outcome associations. Journal of cognitive neuroscience, 19(12), 1994-2004參考文獻參考文獻實驗流程圖實驗流程圖&ERP波形圖波形圖“預期違反預期違反”假說假說ACC 是作為檢測違反預期的事件而不是檢測錯誤或比預期差的事件。FRN 反映的是實際反饋與預期不一致，而不是負性的反饋刺激引發的。該理論認為 FRN 是由預期違反引起的，不管是正反饋還是負反饋，只要與預期相反就會引發 FRN。 因為被試大多會表現得過度自信，因此違反預期的負性反饋會引發更大的 FRN 波幅。05、研究展望、研究展望 目前對結果評價腦機制的研究已經取得了一些進展。但仍然有兩個關鍵角度的研究還十分欠缺。 首先，從發展的角度研究兒童青少年結果評價能力的發展變化過程仍然十分欠缺。