2021年3月5日，Journal of Neuroscience在線刊發(fā)了北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院及麥戈文腦科學(xué)研究所周曉林教授課題組題為”Computational and neurobiological substrates of cost-benefit integration in altruistic helping decision”的研究論文。該研究結(jié)合計(jì)算模型與功能磁共振成像技術(shù)，揭示了個(gè)體在做出利他幫助行為決策時(shí)大腦如何對(duì)利他行為所需付出的代價(jià)和所帶來(lái)的收益進(jìn)行計(jì)算整合；該研究為解釋在不同個(gè)體之間利他行為存在巨大差異的原因提供了重要的神經(jīng)科學(xué)證據(jù)。
利他行為是指一系列個(gè)體通過(guò)犧牲自身利益或付出一定代價(jià)來(lái)提高他人（個(gè)人或群體）福利的行為，常見(jiàn)的利他行為包括幫助行為、合作行為、資源分享、慈善捐贈(zèng)和志愿活動(dòng)等。利他行為在人類(lèi)社會(huì)中普遍存在；但不管是在現(xiàn)實(shí)生活中還是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，人們并不總是愿意伸出援手幫助他人。因此，人們?nèi)绾魏饬坷住⒆龀鍪欠駧椭说臎Q策，以及利他行為為何在個(gè)體之間存在如此巨大的差異，一直以來(lái)都是困擾我們的問(wèn)題。
以往研究主要從兩方面探討了利他行為產(chǎn)生的機(jī)制。一方面，共情-利他假說(shuō)認(rèn)為他人的不幸遭遇會(huì)誘發(fā)個(gè)體的共情反應(yīng)，具有更強(qiáng)的共情特質(zhì)的個(gè)體會(huì)更愿意做出利他行為幫助他人擺脫困境。另一方面，代價(jià)-獎(jiǎng)賞模型認(rèn)為，人們會(huì)仔細(xì)權(quán)衡利他行為所需付出的代價(jià)和將會(huì)獲得的收益，進(jìn)而做出是否幫助他人的選擇。然而，由于以往研究缺乏定量分析，我們?nèi)匀徊磺宄藗冊(cè)谧龀隼麤Q策的過(guò)程中如何權(quán)衡利自我利益與他人利益，這一計(jì)算過(guò)程如何在大腦中實(shí)現(xiàn)，以及代價(jià)-收益計(jì)算的過(guò)程是否以及如何受到個(gè)體人格特質(zhì)（例如共情特質(zhì)）的影響。
在本研究中，周曉林教授課題組采用課題組首創(chuàng)的人際幫助實(shí)驗(yàn)范式（圖1），結(jié)合計(jì)算模型和功能磁共振成像（fMRI）技術(shù)對(duì)以上問(wèn)題進(jìn)行了探討。在每一輪的人際幫助任務(wù)中，受試者會(huì)與一位匿名參與者配對(duì)成為搭檔；這位匿名搭檔將接受一個(gè)會(huì)引起生理痛苦的噪聲刺激。受試者則可以選擇是否捐出一定數(shù)額的金錢(qián)幫助這位搭檔免于接受相應(yīng)的噪聲刺激。研究者通過(guò)操縱噪聲刺激的強(qiáng)弱（由弱到強(qiáng)共10個(gè)等級(jí)）量化匿名搭檔接受幫助后的獲益大小。當(dāng)噪聲刺激較弱時(shí)，利他行為產(chǎn)生的獲益較小；而當(dāng)噪聲刺激較強(qiáng)時(shí)，利他行為產(chǎn)生的獲益較大。受試者愿意捐出的金錢(qián)數(shù)額則被作為測(cè)量個(gè)體利他行為的指標(biāo)。在fMRI實(shí)驗(yàn)中，研究者參數(shù)化地操縱了每一輪任務(wù)中搭檔將接受的噪聲刺激強(qiáng)度（即幫助行為的獲益大小）及受試者將捐出的金錢(qián)數(shù)額（即幫助行為的代價(jià)）。
圖1. 實(shí)驗(yàn)流程
計(jì)算模型的分析結(jié)果表明，人們會(huì)將幫助行為的代價(jià)和獲益大小進(jìn)行非線性的整合。這意味著當(dāng)獲益越大時(shí)，個(gè)體愿意付出的代價(jià)將非線性地提高。這一結(jié)果擴(kuò)展了以往研究中對(duì)利他行為的線性計(jì)算假設(shè)，并證實(shí)了非線性計(jì)算對(duì)刻畫(huà)和解釋個(gè)體利他行為的重要性。神經(jīng)成像的結(jié)果則表明背側(cè)前扣帶皮層（dACC）與右側(cè)下頂葉（rIPL）共同表征了利他行為的代價(jià)大小和獲益大小，雙側(cè)背側(cè)前腦島/下額回（daINS/IFG）只參與了代價(jià)大小的表征（圖2）。
圖2. 背側(cè)前扣帶皮層（dACC，A）與右側(cè)下頂葉（rIPL，B）共同表征代價(jià)大小和獲益大小，雙側(cè)背側(cè)前腦島（daINS/IFG，C）表征代價(jià)大小。
為了進(jìn)一步解釋利他行為在不同個(gè)體之間存在巨大差異的原因，研究者進(jìn)行了中介分析和被試間表征相似性分析（IS-RSA）。中介分析表明，更強(qiáng)的共情特質(zhì)確實(shí)會(huì)提高個(gè)體在利他幫助任務(wù)中對(duì)他人獲益的計(jì)算權(quán)重，并且這一效應(yīng)受到了腹側(cè)前腦島/中腦島（vaINS/mINS）的完全中介（圖3）。IS-RSA的結(jié)果則表明，在vaINS/mINS和背外側(cè)前額葉（DLPFC）具有更高表征相似性的個(gè)體會(huì)表現(xiàn)出更加相似的利他傾向。這些結(jié)果共同表明vaINS/mINS和daINS/IFG作為腦島中臨近卻不同的兩個(gè)亞腦區(qū)參與了利他決策過(guò)程中不同的子加工過(guò)程。
圖3. 腹側(cè)前腦島/中腦島（vaINS/mINS）完全中介個(gè)體共情特質(zhì)對(duì)利他偏好的影響。
綜上所述，本研究揭示了人類(lèi)利他行為背后的代價(jià)-收益權(quán)衡過(guò)程的計(jì)算神經(jīng)機(jī)制，強(qiáng)調(diào)了代價(jià)-收益非線性整合對(duì)理解利他行為的重要性，并且為理解利他行為以及其它涉及多重動(dòng)機(jī)的復(fù)雜社會(huì)行為的個(gè)體差異的機(jī)制提供了全新的視角。
周曉林教授課題組已畢業(yè)博士研究生胡捷為論文的第一作者，博士后胡楊和博士研究生李?lèi)倢?duì)本研究也做出了重要的貢獻(xiàn)。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的資助，胡捷博士（現(xiàn)為蘇黎世大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)系博士后）也得到了歐洲研究委員會(huì)（ERC）歐盟Horizon 2020研究與創(chuàng)新計(jì)劃的資助。
2021-03-06