基于决策神经科学的风险决策与含糊决策研究进展

【摘要】 长久以来，风险决策与含糊决策一直是经济学、心理学等诸多学科领域的研究热点。随着研究的不断深入，研究视角也开始从行为层面延伸到心理和认知层面，并最终递进到生理层面。近年来快速发展的神经科学研究工具使得我们能够直接深入大脑内部，观察和研究个体经济决策行为背后的神经机制，这不仅为已有决策理论寻找更深层的基础，更有助于建立一个涵盖生理学变量的更加准确完善的经济决策模型。沿着这样的脉络，作者将从风险决策研究进展和含糊决策研究进展两个层面，对相关研究进展进行综述和讨论。在此基础上，探讨未来决策神经科学在该领域的可能研究方向。

【关键词】 决策神经科学; 风险决策; 含糊决策

　　1 前 言

　　根据个体面临的决策条件不同，决策可以分为确定性决策与不确定性决策。而不确定性决策，根据各选项结果的概率是否可知又可分为风险决策(decision under risk)与含糊决策(decision under ambiguity)。长期以来，风险决策和含糊决策一直是经济学、管理学、心理学、神经科学、社会学等诸多学科领域的研究者所努力探索的主题。

　　决策科学是管理科学的核心领域之一，认知神经科学与决策科学的交叉融合必将带来全新的决策神经科学[1]。随着脑科学和认知神经科学的迅速发展，神经科学研究工具被成功地应用于观察决策现象，由此在决策领域展开了一系列热点研究，如决策的奖惩系统[2-3]，决策效用、期望效用和预期效用[4-6]，决策与公平[7]等，取得了一系列前沿进展。

　　作为一门新兴的交叉学科，决策神经科学通过探测大脑如何工作为决策理论寻找更深层的基础。据我们统计，自2002年起到2009年12月止，发表在Nature及其子刊Nature Review Neuroscience和Nature Neuroscience上有关决策与神经科学的文献为13篇，而此间发表在Science上的相关文献为23篇。由此可见，对于决策神经科学领域的探索已成为当前决策研究的最新前沿主题。

　　从个体决策行为的研究发展趋向来看，在早期的研究当中，人们普遍从行为层面来探究个体在特定的现实情境下如何做出决策。随着研究的不断深入，研究视角开始从行为层面延伸到心理和认知层面，并最终递进到生理层面来分析和给出个体决策行为的更底层的机制。沿着这样的脉络，作者将从风险决策研究进展和含糊决策研究进展两个层面，对相关研究进展进行综述和讨论。

　　2 国内外研究现状和发展动态分析

　　早期对于风险决策和含糊决策的研究，常常从行为入手来对选择的偏好问题进行认知层面的解释。从经典的决策理论到行为经济学的前景理论、含糊厌恶，无一不是通过观察风险和含糊决策下人们的行为选择倾向来判断认知、情感、动机以及社会情境的作用[8]。但这存在着一个根本困境：当决定我们行为和心智的器官——大脑，对我们来说还是一个“黑箱”的时候，对人类行为和心智的任何解释都很难成为一种真知灼见，不过这种状况正在得到迅速改变。

　　随着fMRI、ERP以及PET等脑成像工具的快速发展与成熟，近年来，决策神经科学在此领域内的研究也取得了很多初步成果。其中，很多研究都是基于行为经济学的理论成果，即先假设个体在损失或收益的情境下对待风险的偏好是不同的，损失或收益的变化影响决策，然后来探索行为背后的脑区神经活动。

　　2.1 风险决策研究进展

　　2.1.1 预期回报数量相关研究 目前，从神经科学角度对决策的研究主要集中于风险决策领域，并且其中大量研究是基于损失/收益的货币回报框架。Kahneman等[9]将决策分为体验效用(experienced utility)和决策效用(decision utility)。其中，体验效用是由特定的刺激所产生的主观感受，而决策效用是指决策处理过程中的主观感受。如果决策结果可以很快知道，那么对结果的预期被称为预期效用(anticipated utility)。

　　目前，已有诸多的研究开始区分这3种效用，并且找到了一些风险决策的神经基础。比如，Dickhaut等[10]发现收益更能激发眶额皮质的活动，而损失则更易激发顶下和小脑区的活动。Gehring和Willoughby在美国Science上发表了“额叶内侧皮质区与货币损益的快速处理”一文。针对行为经济学家Kahneman和Tversky的前景理论和后悔理论设计了一个博彩游戏实验，用ERP方法记录被试的脑电。实验发现个体在损失情况下追求风险[11]。Kuhnen和Knutson在Neuron上发表了“金融风险决策的神经基础”一文，通过被试的货币风险决策实验，比较了伏隔核区域(在兴奋时被激活)和前脑岛(在焦虑时被激活)的相互作用。结果发现：当被试做出一个风险决策的前2 s，伏隔核区域被激活;而当被试选择无风险的选项前，前脑岛被激活。这一研究解释了人们在风险决策时的神经学基础[12]。

　　Rogers等在2004年利用fMRI设计一个博彩实验。被试在实验过程中每次所面临的回报数额以及概率均不相等，实验分为“决策选择”和“结果呈现”两个阶段。研究结果表明，在决策阶段，高回报的选择会激活前扣带回皮质(ACC)，低回报的选择则激活了右后眶外侧皮质;在结果阶段，获取收益的结果激活了后眶内侧皮质和腹侧纹状体。并且在这两个阶段中，ACC和眶额皮质(OFC)的激活区域重合程度很少，这就表明这些区域的神经活动代表了决策不同阶段的回报信息[13]。

　　Sabrina等2007年在Science上发表了“风险决策过程中损失厌恶的神经学基础”一文，与以往研究主要关注于“预期效用”或者“体验效用”不同，该研究聚焦于被试在进行决策时，决策效用即潜在的损失或收益各自所对应的神经系统，被试的决策结果在实验过程中并没有获得反馈。研究发现，被试的决策效用只激活与回报相关的脑区(腹侧纹状体、腹内侧前额叶皮质、ACC、OFC以及多巴胺中脑区域等);该研究也发现了被试在面临潜在收益和潜在损失时的脑区活动[4]。

　　2.1.2 概率与预测误差相关研究 目前，已有诸多针对回报概率与预测误差相关的神经机制的研究，并取得了很多成果。近来的许多针对灵长类动物的电生理实验研究表明，中脑可能参与了回报信息两种统计参数的编译：其中短暂的回报误差预期信号会随回报概率线性变化，而持续信号会随着回报概率的变动呈现高度非线性变化，并且在回报不确定性程度最高时信号强度最高[14](即回报概率P=0.5时)。而Dreher等在2005年利用fMIR工具设计了一个新实验范式。实验通过系统的变动金钱回报概率、数额以及期望回报价值，来探析人类身上的这两类多巴胺信号。研究发现，中脑能同时被短暂的误差预期信号和回报的不确定性激活，其中，针对回报的不确定性中脑呈现出持续的激活。此外，实验还观察到突触后中脑投射部位不同区域的激活：前额叶皮质响应了短暂的误差预期信号，腹侧纹状体则与持久的回报不确定性协同变化。这些结果表明前额叶皮质区域可能参与了回报预测过程，而腹侧纹状体则可能参与了激励过程[15]。

　　以上的研究表明回报概率是由多巴胺编译的，Abler等在2006年利用fMIR展示了人体多巴胺系统在编译回报概率和预测误差时的相似性。该研究设计了一个简单激励延迟任务，其回报概率在0和100%之间离散分布。研究发现，在回报预期阶段，伏隔核的fMIR信号随着回报概率的增加而线性上升;在结果呈现阶段，伏隔核也参与了预测误差的编译[16]。而Yacubian等学者的研究也证实了上述结果[17]。

　　上述的研究结果表明，传统的风险决策过程确实可以在大脑中找到相应的神经学基础。比如，腹侧纹状体、腹内侧前额叶皮质、ACC、OFC以及多巴胺中脑区域等与回报有关，而多巴胺神经元与预期奖赏误差检测有关等。这既为传统的风险决策模型找到实证依据，也为研究决策的神经基础提供了框架。

　　2.2 含糊决策研究进展

　　相比于决策神经科学对风险决策的诸多研究及成果而言，对含糊决策的研究还处在探索阶段。古典经济决策理论认为没有概率信息的含糊情境不会影响个体决策，个体在决策时先给每个可能结果赋予不同的主观概率，然后根据主观期望效用值的高低来进行选择。行为经济学研究发现，相比于风险决策，人们倾向于排斥含糊决策。目前，神经科学研究已经初步发现了风险与含糊决策之间的区别。

　　2002年，Smith等在Management Science上发文，借助PET分别研究了个体在风险和含糊情境下决策的神经基础，实验发现：在风险情境下，个体在面临收益时厌恶风险，在面临损失时追求风险;而在含糊情境下，个体无论是面对收益还是面对损失都采取含糊规避。该研究进一步发现，回报结构(收益/损失)与信息结构(含糊/风险)的相互作用会触发背内侧和腹内侧[腹内侧前额叶皮质通常与杏仁核、丘脑等处理情绪反应的结构密切相关;前额叶背内侧区域则与视觉和空间表征(例如楔前叶、顶叶)、计算程序(顶叶、小脑)以及执行过程(背侧前额叶皮质)等高级认知功能有关]。大脑区域的神经激活变化，表明风险决策是认知过程和情感过程相互作用的结果[18]。2005年，Aldo等在Games and Economic Behavior上发文，研究发现，当个体面对确定、风险和含糊博彩决策时，其选择行为与含糊厌恶的经济理论模型一致。这证实了两项假设：个体面临决策时会对博彩价值进行评估;选择难度、风险与含糊厌恶均是关键的解释变量。此外，PET脑成像数据显示，面对风险和含糊博彩决策时个体的评估行为近似于本能，被激活的大脑区域主要分布在顶叶区域。并且，相比于风险博彩，含糊博彩决策还会激活额叶区域，这表明含糊博彩决策是一个更复杂的大脑认知过程[19]。

　　Hsu等则借助fMRI研究发现，当被试面对含糊决策时，OFC、杏仁核以及背内侧前额叶皮质被激活;而在风险情境下，背侧纹状体(包括伏隔核)被激活。他们还发现，OFC受损病人是含糊中性的。因为OFC能够接收来自边缘系统(包括杏仁核)的情感与认知输入，这就意味着对于正常被试，含糊决策经常会产生不安或害怕情绪，这些情绪被传输到OFC。研究还发现风险决策的预期回报值激活了背侧纹状体。这表明含糊情境可能降低了决策的预期回报值，而且可能存在一个大脑神经回路处理含糊与风险决策[20]。2006年，Huettel等利用fMRI，通过变动试验中损益的概率与数额大小，来估计被试的主观风险与含糊偏好，观测对应的特定区域的大脑神经活动。实验发现被试的含糊偏好能够预测外侧前额叶皮质的活动，并且该区域的活动与个体行为冲动的临床测试负相关，这说明大脑此区域主要负责情境分析并且抑制冲动反应;相反，被试的主观风险偏好能够预测后顶叶皮质的活动[21]。

　　上述研究初步揭示了个体在风险和含糊情境下决策的部分神经机制，发现了风险与含糊情境会激活不同的脑区，但是对于风险决策和含糊决策是否存在同样的神经回路以及相互之间的交互作用如何，尚有待进一步探索。

　　神经科学的研究也受到很多国内学者的关注。马庆国[1]、叶航[22-25]等诸多学者都在国内核心期刊上撰文介绍神经经济学相关领域的研究进展。对于决策神经科学的研究也正在兴起，周晓林等学者2006年在Neuroreport发表了“效用期望和效用评估相关的脑电成分”一文。研究结果表明相比于收益信号，损失信号引起一个弱的却重要的反馈相关负波。这表明大脑ACC可能相当于一个预警系统，以警示大脑对接下来的事件作好准备[5]。他们还通过博彩实验利用ERP技术发现，当被试面对自身的绩效反馈或是观察到他人的绩效反馈时，都能激发反馈相关负波。这表明，大脑在对个体自身结果与他人的结果评估时存在相似的神经机制。这在一定程度上可以说明，通过观察的学习和通过实践的学习，其神经过程相似[26]。2008年，他们发表在Journal of Cognitive Neuroscience上的研究发现大脑ACC能够预示风险选择并且可能发挥以下作用：作为一个预警系统以提醒大脑对伴随着风险选项的潜在损失结果做出应对[27]。此外，对情绪问题的研究也受到越来越多国内学者的关注，比如白云等学者通过ERP的研究，揭示了依恋性情绪信息与非依恋性情绪信息对依恋系统的激活[28]，而不同的情绪状态对决策又有很大的影响。

　　3 研究展望

　　对于个体决策行为的研究，从早期的行为层面发展到心理和认知层面，并最终递进到生理层面。神经科学的研究方法可以较为直接地展示决策的内部活动过程，使我们有可能去揭开决策背后的“黑箱”。当我们确切地了解了风险决策和含糊决策的实际过程和更底层的机制，就可以采用一定的方法来预测和指导决策过程。而已有的风险决策与含糊决策的神经学研究较多关注于对行为经济学理论的证实，尚未在神经活动的空间和时间两个维度上作综合研究;尚未确切地解释两类决策的过程到底是怎样的，差异是什么;两类决策具有什么样的神经机制，其差异又在哪里;情绪在其中起到了什么作用。这些都需要借助决策神经科学的工具来进行深入探索和研究。

　　传统决策科学注重对决策的行为描述，无法揭示经济行为的内在认知机制，认知神经科学与决策科学的结合使得我们有可能揭示经济决策过程的心理和生理学机制。正因为此，上述研究的深入进行可望打开决策行为背后的“黑箱”，提供决策过程的神经机理，特别是风险决策和含糊决策的神经机理，揭示情绪对两类决策的作用机理，建立并完善基于神经科学的决策模型，从而最终使得对个体微观决策的研究递进到生理层面。

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