创伤后精神病理中杏仁核-纹状体对奖赏时间动态的预测误差编码异常及其与快感缺失的关联

《Neuropsychopharmacology》：Altered amygdala and striatal responsivity and prediction error encoding of temporal reward dynamics in post-trauma psychopathology

本研究针对创伤后精神病理学(PTP)中普遍存在的正性情感减弱症状，通过功能性磁共振成像(fMRI)结合时间差分(TD)学习模型，首次揭示了PTP患者对初级奖赏(果汁)时间预测误差的神经编码异常。研究发现PTP组在意外奖赏接收时左侧杏仁核、壳核激活减弱，在奖赏意外缺失时上述脑区去激活功能受损。值得注意的是，杏仁核对负性时间预测异常的去激活程度与临床快感缺失程度呈负相关。该研究为理解PTP奖赏处理功能障碍提供了新的计算精神病学视角。

　　

当个体经历创伤性事件后，部分人会发展出创伤后精神病理学(PTP)，包括创伤后应激障碍(PTSD)和重性抑郁障碍(MDD)。这些疾病的一个核心特征是正性情感减弱——表现为快感缺乏、情感麻木和与他人疏离感。尽管这种现象在临床中十分常见，但其背后的神经环路机制却鲜为人知。传统研究多使用金钱等次级奖赏来探索奖赏处理异常，而忽视了更为基础的初级奖赏处理以及奖赏时间预期的重要性。

时间差分(TD)学习理论为理解大脑如何编码奖赏预期提供了计算框架。根据该理论，多巴胺神经元会发出预测误差(PE)信号——即预期奖赏与实际奖赏之间的差异。在时间预测方面，当奖赏在意外时间出现(正性时间预测误差)或未在预期时间出现(负性时间预测误差)时，大脑会产生特定的神经响应。然而，PTP患者是否存在时间预测误差处理异常，以及这种异常如何与临床症状相关联，仍然是未解之谜。

为了回答这些问题，由Gregory A. Fonzo领导的研究团队在《Neuropsychopharmacology》上发表了一项创新性研究。他们采用了一种巧妙的被动奖赏学习任务，结合fMRI和计算建模方法，深入探究了PTP患者对初级奖赏时间动态的神经响应异常。

研究团队招募了90名有创伤暴露史的参与者，其中45名符合PTP诊断标准，45名为创伤暴露健康对照(TEHC)。参与者被告知口渴状态后接受fMRI扫描，在扫描过程中完成一项被动学习任务：他们学习到特定视觉线索可靠地预测后续的口服果汁奖赏，而另一线索预测中性视觉结果，两者均有固定的时间延迟。关键设计在于引入了“捕捉”试验，意外延长线索与结果之间的延迟，从而引发时间预测误差。

研究方法上，团队主要运用了功能性磁共振成像(fMRI)技术记录脑活动，采用被动奖赏学习任务诱发时间预测误差，结合时间差分(TD)学习模型进行计算建模分析，使用概率阈值无关簇增强(pTFCE)方法进行多重比较校正，并纳入创伤暴露人群样本(N=90)进行组间比较。

传统fMRI激活分析结果

研究首先通过传统fMRI分析考察了不同条件下的脑激活模式。在果汁与视觉线索对比中，双侧杏仁核、中脑、纹状体和岛叶均显示出更强的非果汁线索激活。当比较预期时间点的奖赏接收时，果汁接收在双侧中脑、杏仁核、腹侧纹状体、苍白球、壳核和前/中岛叶诱发更强激活。

最为关键的发现出现在时间预测误差分析中。对于正性时间预测误差(意外vs预期奖赏接收)，PTP组显示左侧中脑、杏仁核和后部壳核/苍白球的激活减弱。对于负性时间预测误差(意外vs预期奖赏缺失)，PTP组在左侧杏仁核和壳核/苍白球区域显示出减弱的去激活反应。特别值得注意的是，左侧杏仁核对负性时间预测误差的去激活失败程度与临床快感缺失程度呈负相关(r=-0.50, p<0.001)，即较少去激活与更完整的快感能力相关。

模型fMRI的TD学习PE编码结果

研究进一步采用基于模型的fMRI分析，考察TD学习预测误差的神经编码。在果汁线索呈现时，PTP组显示双侧岛叶和壳核的TD学习PE编码异常增强。而在果汁交付时，PTP组则表现出左侧杏仁核和壳核的TD学习PE编码减弱。这种模式提示PTP患者可能存在预期价值从奖赏到预测线索的加速反向传播过程。

研究结论与意义

这项研究提供了首个证据表明PTP患者在基础奖赏处理领域——形成和更新线索化奖赏交付时间预期——存在未被认识的正性价功能障碍。这种神经反应性和奖赏时间偏差编码的功能障碍通过简单的巴甫洛夫奖赏学习任务引发，证明了PTP奖赏相关神经环路改变的普遍性。

研究发现的最引人注目方面是杏仁核对负性时间预测误差的去激活失败与保持的快感能力之间的反直觉关系。虽然在恐惧消退和威胁反应性背景下，杏仁核功能障碍通常被视为PTSD的适应不良特征，但当前发现强调了脑区/环路在多种神经行为过程中的多方面作用——在某一环境中有害的功能特征可能在另一环境中具有适应性。例如，对预期奖赏保持高度警觉可能促进对日常生活中失望结果或意外奖赏遗漏的更大情绪韧性，从而支持或维持快感能力。

这些发现强调了在各种领域和行为中检测神经环路功能的必要性，以在最广泛的背景下全面描述适应性和适应不良的异常。持续表征那些遭受创伤后心理健康困难个体的奖赏和正性情感背后的神经和计算过程具有高度重要性，并可能为增强治疗效果带来新机遇。

该研究通过结合传统fMRI分析和计算建模方法，揭示了PTP中奖赏时间处理异常的新机制，为理解创伤后精神病理的神经基础提供了重要见解，并为未来开发针对奖赏处理功能障碍的干预措施指明了新方向。