静息状态下的θ/β比率在高信号追踪能力个体中揭示了独特的神经特征

《Biological Psychiatry》：RESTING-STATE THETA/BETA RATIO REVEALS DISTINCT NEURAL SIGNATURES IN HIGH SIGN-TRACKING INDIVIDUALS

个体差异在奖赏学习和动机过程中反映为信号跟踪行为。本研究通过EEG和眼动追踪技术，发现高信号跟踪组在额中电极（Fz）的theta/beta比值显著高于低组，提示基底神经节-边缘系统环路调控减弱。该指标为识别奖赏相关行为异常及干预提供了新靶点。

　　
本研究聚焦于人类个体在奖励学习过程中表现出的差异行为——信号追踪（sign-tracking）现象，并试图通过神经生理学手段揭示其潜在机制。信号追踪行为特征表现为个体更倾向于关注与奖励相关的线索而非直接获取奖励的位置，这种模式在动物实验中已被证实与成瘾、冲动性等行为问题存在关联。本研究通过脑电图（EEG）技术，首次在人类群体中验证了前额叶theta/beta比值与信号追踪行为之间的神经关联。

研究团队筛选了64名健康志愿者，排除设备记录异常的4人后，最终对60名右利手、无精神神经疾病史的受试者进行实验。实验设计包含两个关键阶段：首先是5分钟的静息态EEG记录，通过脑电信号捕捉受试者无任务状态下的神经活动特征；其次是基于经典巴甫洛夫条件反射的视觉线索学习任务，利用眼动追踪技术量化受试者对线索与奖励位置的关注差异。

在静息态EEG分析中，研究者采用先进的数据处理流程：通过 artifact subspace reconstruction 去除伪影，运用FOOOF算法分离周期性振荡与非周期性背景活动。特别值得关注的是，研究团队创新性地将前额叶中央电极（Fz）及其周围区域（AFz, FCz, Cz, CPz）的theta（4-7Hz）与beta（13-30Hz）波功率比作为核心指标。这种参数设置既符合前额叶调控基底神经节活动的经典理论，又规避了单一电极分析的局限性。

实验发现，高信号追踪组（占总样本37.5%）在Fz电极处的theta/beta比值显著高于低信号组（p=0.011，效应量Cohen's d=0.678）。当扩展分析到前额叶中线集群（Fz+AFz+FCz+Cz+CPz）时，组间差异更加显著（p=0.005）。这种神经特征表现为theta波增强与beta波减弱的协同效应，其中theta成分的增强可能反映多巴胺能奖赏系统的过度激活，而beta波功率的下降则暗示前额叶对边缘系统的抑制性调控减弱。

行为学验证显示，受试者对CS+（有奖提示）的注视时长显著高于CS-（无奖提示），且该差异在任务后期（当学习已形成）依然存在。通过计算 gaze index（注视指数）并采用百分位法进行分组（前25%为高信号组，后25%为低信号组），有效排除了单纯的空间注意偏向干扰。值得注意的是，该指标不仅区分了个体间的行为差异，还能稳定反映学习后的长期记忆痕迹。

神经机制层面，theta/beta比值升高提示前额叶调控网络对基底神经节-边缘系统通路的活动抑制减弱。这种调控失衡可能源于两种机制：一种是前额叶皮层神经元的同步性活动增强，另一种是抑制性中间神经元的放电效率降低。已有研究证实theta节律与奖赏预期存在时间编码关系（相位重置理论），而beta波则表征前额叶的执行控制功能。当beta活动减弱时，前额叶对边缘系统的抑制作用减弱，导致多巴胺能系统过度活跃，这解释了为何高信号追踪者更容易表现出成瘾相关的奖赏敏感性。

临床意义方面，该研究发现为外部化精神障碍（如多动症、强迫症）提供了新的生物标记。已有动物实验证实，信号追踪行为与腹侧被盖区（VTA）多巴胺神经元过度放电存在关联，而前额叶对VTA活动的调控异常可能构成共病机制。本研究首次在人类静息态脑电中观察到类似模式，提示前额叶-基底节环路的功能失衡可能是共病群体的共同神经基础。

方法学上，研究团队通过多维度验证确保结果可靠性：1）采用双盲实验设计，记录电极阻抗严格控制在10kΩ以下；2）眼动追踪设备误差小于0.2度，数据采集频率达100Hz；3）通过方差分析验证theta与beta成分的独立贡献，排除了单一频段分析的干扰。特别设计的对照实验（CS+/CS-对比）有效区分了奖励预期效应与空间注意偏差。

未来研究方向可聚焦于三个维度：神经可塑性层面，探索theta/beta比值是否随认知行为干预产生动态变化；临床转化层面，验证该比值与成瘾、双相障碍等疾病的亚型特异性关联；技术优化层面，结合高密度EEG与fMRI多模态数据，进一步解析前额叶-边缘系统网络的时空耦合机制。此外，纵向追踪研究将有助于揭示这种神经标记在疾病发生发展中的预测价值。

该研究突破性地将动物行为模型中观察到的信号追踪现象与人类静息态脑电特征相联系，为理解奖励学习机制提供了新的视角。通过量化前额叶调控网络的平衡状态，研究者不仅解释了为何高信号追踪者更易出现行为调控问题，还指出了靶向干预的潜在靶点——增强前额叶对基底神经节活动的抑制性调控。这种从现象描述到机制解析的递进式研究方法，为神经精神病学提供了可操作的生物标志物体系，对精准医疗和预防性干预具有重要参考价值。