二人互惠交换中合作的功能成像研究.doc

二人互惠交换中合作的功能成像研究Kevin McCabe, Daniel Houser, Lee Ryan, Vernon Smith, and Theodore Trouard内容摘要：个体之间的合作需要能够推断彼此的心理状态形成对共同收益的分享预期并作出实现这些收益的合作选择。根据心理状态归因能力与前额叶皮层的运用有关的证据，我们假设这个区域涉及到把心灵理论处理与合作行为整合起来。我们报告来自一个用于检验这个假说的功能MRI实验数据。在扫描器中的实验对象与其对手他人和计算机一起玩标准的两人“信任和互惠”博弈并获得现金奖赏。行为数据显示七个实验对象一直尝试与其人类对手合作。在这个小组内，当实验对象与人玩时比他们与一个奉行不变（且已知）概率战略的计算机玩时前额区域更加活跃。在五个非合作者群体内，在对手是计算机和人条件之间前额激活没有显著差异。互惠交易（1,2）在许多物种行为中普遍存在（3,5）。做一笔交易，必须克服即刻满足的欲望支持来自相互合作的更大但推迟的收益。人类在生产活动中专业化的提高，加上这产生的优势很可能已经建立在对社会交换的改进的适应上。社会脑假说（6）解释大脑增长作为基本上对社会互动的更娴熟的形式的一个适应。这样一种适应将支持更娴熟的互惠战略如“善意-解释”（7）和成像计分战略（8,9）。在图1中所示的信任博弈说明了在实验中使用的联合决策树的一个。在这个任务中，两个实验对象相互配对作为决策者1（DM1）和决策者2（DM2）。在具有类似决策树的行为实验中，（10，11），50%的DM1实验对象做出信任他人的向右行动。作为回应，75%的DM2实验对象互惠。在这些情况中，DM1和DM2达成合作结果180，225。然而，如果DM1向左移动，博弈以无风险的结果45，45结束。通过向右移动，DM1承担DM2通过向右移动到达结果0，450背叛的风险。图1. 决策中运用的信任博弈图。在信任博弈中，DM1（在结点）首先行动，或者向左行动并结束博弈，或者向右行动，让DM2行动。如果DM1向右行动，DM2（在结点）得到行动机会。一旦DM2行动，博弈结束。上端数字为DM1的支付，下端数字为DM2的支付。向右移动表明，DM1正在信任DM2互惠并且不欺诈（向右行动）。通过替换不同的支付数目，可以研究对合作的不同激励。基于研究与解读他人心理状态（16，17）有关激活的脑成像和损伤实验（12，15），我们假设合作行为需要使实验对象有可能估计其对手counterpart指对手； 搭档；相对物， 对方。心理状态并承诺一个刺激调节的（stimuli-conditioned受条件限制的， 制约的; 情形.的, 受调节的,适合.的； 习惯于.的（to）; 有条件的，有限制的）奖赏推动（reward-motivated）有根据的, 有动机的, 由.推动的的选择的临时信息（contingent information contingent指临时的， 偶然的； 应急的，或有的， 不是逻辑上必然的，伴随的，视情况而发生的。）的约束（汇集binding 绑定，约束；联编，汇集；捆绑, 束缚; 粘合；连接, 装配；包带, 扎线; 滚条; 滚边; 绷带；紧固, 制约；联编; 键联；阻塞；等bind, 捆, 绑, 缚, 扎; (用绷带)包扎(up); 定, 系, 缔结; 装订(书籍); 给.镶边; 收边; 支配, 牵制; 约束; 使凝固; 使粘合; 使结合; 使依恋(由于感情或爱情); 以契约约束; 使当学徒；使.承担义务）。这种承诺使实验对象有可能延迟他们对即刻满足的欲望（18）并获得更高的合作奖赏。我们假设在这个决策问题中内侧前额叶皮层充当一个重要会聚区，因为它呈现一个使博弈和共同收益事件的搭档实体相连接的连通性模式 connectivity,连通性， 连通度； 连结性； 联缀络性、连接、接续性。一、材料和方法招收实验对象参加一个持续约1.5小时的付酬fMRI实验。行为规程。实验对象通过用右手（向右移动）或左手（向左移动）按住响应按钮对一个直观显示的两人二重博弈树的现金-偿付的重要特征作出回应。实验对象在每个博弈中担任DM1或者DM2的角色。DM2在决策之前看见DM1的选择。实验对象与一人或一台计算机搭档配对，并且在看到博弈树之前直观地得知其搭档的类型。当扫描设备内的实验对象与计算机对弈时，他们被告知计算机作为DM2将实行一个75%向左、25%向右的不变概率战略，作为DM1将实行一个100%向右的不变战略。我们把该信息提供给这些实验对象以降低他们尽力预测实验者意图的可能性。类似地，当计算机行动时，它即刻行动（it did so immediately）以便使实验对象人格化计算机反应的可能性更小。在六个扫描行程内实施该任务。每个行程由12个随机提出的具有因平衡角色和搭档而不同支付（with different payoffs with counterbalanced roles and counterparts）的博弈构成。从12个进入扫描设备前培训过的右撇子实验对象同时记录行为和fMRI数据。这些实验对象提供了书面告知同意。实验设计 缩写TR= repetition time; DM1, DM2。成对的实验对象参与三类博弈：信任博弈、惩罚博弈与互惠博弈。在每一实验中，一个实验对象通过扫描设备内一个交互式goggle转动(眼珠)；瞪眼看, 斜眼看；瞪眼, 转动眼珠；pl. 护目镜, 墨镜, 防护镜；(眼珠)突出的, 转 动的, 瞪住的。/按钮系统参与该博弈而另一个实验对象则从与该扫描设备系统有联系的控制室内一台计算机处做决策。扫描设备中的实验对象参与以随机顺序提出的六批12个共72个博弈。在其中36个博弈中，实验对象彼此（人-人）对弈，而在其他36个博弈中扫描设备中的实验对象与一台奉行不变（和已知）概率战略的计算机（人机）对弈是共同知识。所有收益在每一会期结束以现金支付。图2显示了一个博弈的单个轮次（single play）的刺激和反应的时间轴。每个博弈以一个溅射屏幕开始，这是一个告诉实验对象他们将要担任什么角色（DM1或DM2）以及其对手是人还是机的6-s介绍性屏幕。如果他们正在与机对弈，他们也被告知计算机向左及向右行动的概率。剩下的事件顺序取决于该实验对象的角色。如果该实验对象正充当DM1，他将看见具有适当支付的博弈树并决定向左或者向右；然后等待DM2作决策，看到因而发生的该博弈的活动（see the resulting play of the game），并表示他乐意继续。如果该实验对象正在充当DM2，他看到一个关掉屏幕直到DM1做出决策；然后看见带有DM1决策的那棵博弈树并做出决策，看见因而发生的该博弈的活动，并表示他乐意继续。看完结论后，然后观看一个带有滚动条的屏幕15s。博弈开始事件视界博弈结束博弈树博弈树溅射屏幕关掉屏幕滚动条结果屏幕六秒等候十五秒等候察看结果作决策他人决策过程位置图2由位于扫描设备内部的DM2参加的一个博弈的博弈决策和信息的时间轴。数据获取。在一个装备有标准正交头线圈的1.5T全身MRI扫描设备（威斯康星州密尔沃基市通用电气医疗系统Signa Echospeed）上获得功能性成像。使用一个带有重复时间（TR）2.000ms、回波时间（TE）40ms、视场220220以及矩阵=6464的单次激发梯度回波螺旋获取技术。每个重复时间造像（与AC-PC线平行取向的 oriented定向的,与.有关的,从事于; 面向 的，从事 的，基于 的，和 有关的;取向的,适于的。连合间线(intercommissural line):为前连合后缘中点至后连合前缘中点的连线,又称AC-PC线.脑立体定位断层解剖研究多以此为基线）十五个临近6-mm切片。当实验对象参与以随机顺序提出的12个决策问题时，拍摄了持续平均7分钟的六个功能性扫描。对于这些功能性结果记录的同一容量，获取高分辨率T1-加权显像。在功能性考察之后，对于具有1.5-mm切片、TR=22ms、回波时间5ms、视场250250、矩阵=256256以及梯度反转角=多个参数的功能数据集合的记录在切面图获得高分辨率三维梯度回波显像。分析。用SPM99分析fMRI数据（www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm）。每个实验对象的显像被重新组合、标准化到蒙特利尔神经学研究所（MNI）模版、运用标准SPM99程序空间熨平（高斯核, 一半最大值处的全宽度=12mm），并且时间熨平。对每个实验对象，通过创立以具有（与SPM99的理想评估响应函数一同盘旋的）条件和（SPM99的缺席高通滤波器说明包括对这些信号的时间变化和生理假象在内的扰乱性效应）正交时间基函数为回归量的三维象素方向的多元线形回归为基础的统计参数图来评定激活区域。来自博弈3、6、9和12的数据预计不会引起心灵理论推理因而未包括在分析内。同样，因为在每一期间内只有四个人和四个计算机决策，每个实验对象的数据在所有他们的期间之间被集中到一处（were pooled across all of their sessions）。因此，我们把期间效应（session effects）限定于那些被缺席高通滤波器记录的效应。对于每个个体，如果一个集群含有至少12个在人类条件下显示更大活动的临近三维像素（根据SPM的标准统计规范，P0.001，未调整），那么就认为该集群（cluster）在人类条件下比在计算机条件下明显更活跃。如果该集群落在中央前额皮层区域内的任何部位，就认为激活位于中央前额皮层。为判断激活的位置，我们依靠Tailarach与Tournoux的图谱以及MNI标准化结构扫描的目视检查。运用SPM99中执行的合取(conjunction)分析判断所有合作者所共有的激活区域。运用第二个合取分析判断所有非合作者所共有的激活区域。我们的研究包括七个合作者和五个非合作者。所关心的虚假设是在任一给定三维象素上，对于每一个相关实验对象，在人与计算机条件之间没有差异激活。因此，对于每一个实验对象当且仅当一个三维象素上的t统计超过给定阀值，就认为该三维象素在实验对象之间是“活跃的”。为获得一个总的P机（C）的一个合作者的Bold反应。透镜脑上的斑点是在人状态下比在计算机状态下显示明显更大激活的至少12个临近三维像素的集群（SPM t map, P机的总量合取分析（P=0.001未调整）对象上处观察到系统激活差异。在（2）顶叶（BA7），这是灵长目动物视觉通路的部位）（25）以及（3）丘脑处观察到共同的激活差异。与合作要求前额叶控制（26）激活的假说一致，在（4）中额回和（5）额极（BA10）处观察到差异。最后，我们的行为数据显示实验中