本文以94名穿透性創(chuàng)傷性腦損傷患者為樣本，采用支持向量-多變量模式分析的方法，量化了腦損傷位置對(duì)利他懲罰和利他獎(jiǎng)賞這兩種利他決策各自的作用。利他行為由一種比較新穎的行為學(xué)任務(wù)測(cè)量，要求個(gè)人有代價(jià)地對(duì)第三方社會(huì)組織進(jìn)行獎(jiǎng)賞或懲罰，這種設(shè)計(jì)使得本研究可以分離利他獎(jiǎng)賞和利他懲罰兩種行為各自的神經(jīng)基礎(chǔ)。與此同時(shí)，支持向量-多變量模式分析使得研究者的關(guān)注重點(diǎn)從不同腦損傷的人群轉(zhuǎn)移到腦損傷的位置和范圍本身。
背景
利他主義是人類社會(huì)中人際交往與合作的內(nèi)核，也是法律準(zhǔn)則和社會(huì)規(guī)范的內(nèi)核。在利他主義的框架下，人們會(huì)犧牲自己的利益，去懲罰違反規(guī)范的人，鼓勵(lì)遵循規(guī)范的人。在利他主義的研究中，模擬經(jīng)濟(jì)游戲和假設(shè)犯罪情景這兩種實(shí)驗(yàn)范式近年來(lái)十分流行。
道德動(dòng)機(jī)是利他行為的根源。一些非侵入性方法，如經(jīng)顱直流電刺激、經(jīng)顱磁刺激以及腦損傷定位，為研究道德判斷相關(guān)的腦區(qū)提供了幫助。一些經(jīng)顱直流電刺激和經(jīng)顱磁刺激的實(shí)驗(yàn)表明，右背外側(cè)前額葉參與了部分決策過(guò)程，幫助個(gè)體最大化個(gè)人聲譽(yù)、在有懲罰的條件下遵守社會(huì)規(guī)范，減少自私表現(xiàn)。內(nèi)側(cè)額極的損傷會(huì)減少負(fù)罪感，增加欺騙行為，例如在模擬犯罪審訊中撒謊。額顳葉癡呆患者額極和隔區(qū)的退化削弱了他們內(nèi)疚和同情的情感。杏仁核與后背內(nèi)側(cè)前額葉的退化則會(huì)減少憤慨和厭惡情感。最近的一項(xiàng)研究顯示，背外側(cè)前額葉的損傷使人不那么關(guān)注誠(chéng)信問(wèn)題。該研究應(yīng)用了一個(gè)獨(dú)裁者博弈游戲，每對(duì)參與者中，一人能夠看到2種金錢選項(xiàng)，分別是利己的和利他的，另一人根據(jù)對(duì)方提供的關(guān)于選項(xiàng)的信息（可以說(shuō)實(shí)話也可以說(shuō)假話），在2個(gè)選項(xiàng)中做出決策。正常的參與者都是誠(chéng)實(shí)且利他的，而背外側(cè)前額葉損傷的患者則不在意誠(chéng)信問(wèn)題，總是提供“虛假信息”。這些研究共同說(shuō)明，背外側(cè)和內(nèi)側(cè)前額葉的不同部分和親社會(huì)動(dòng)機(jī)、誠(chéng)信、自我名譽(yù)關(guān)注和第三方懲罰息息相關(guān)。
（注：獨(dú)裁者博弈游戲：這類兩人博弈中，一人指派兩個(gè)人各自的收益，而另一人無(wú)權(quán)反駁，只能被動(dòng)接受。如A和B進(jìn)行獨(dú)裁者博弈，A決定給自己100元，給B10元，B只能接受這個(gè)決定）
有很多研究關(guān)注利他決策的神經(jīng)基礎(chǔ)，但大多以正常人為被試，對(duì)腦損傷患者的研究比較少見(jiàn)，而對(duì)病人的研究可以提供獨(dú)特的因果信息。此外，以往的研究都沒(méi)有考慮到一種情形：被試作為匿名的第三方施加獎(jiǎng)懲。本研究中使用一個(gè)簡(jiǎn)單的利他決策任務(wù)，調(diào)查了一大群患有局灶性額，顳，頂葉損傷的越戰(zhàn)老兵的行為表現(xiàn)。在這個(gè)利他決策任務(wù)中，被試需要對(duì)一些支持重要社會(huì)事業(yè)（例如支持婦女權(quán)利，安樂(lè)死和核能利用）的組織進(jìn)行匿名的罰款和捐款，研究者假設(shè)，被試的行為將會(huì)因不同大腦區(qū)域的損害而改變，而這些大腦區(qū)域應(yīng)該與社會(huì)認(rèn)知，尤其是與道德和正義的判斷有關(guān)。
方法
被試
被試均為男性越戰(zhàn)退伍軍人，包括94名有創(chuàng)傷性腦損傷（TBI）的患者和28名同樣在越戰(zhàn)中服役但沒(méi)有腦損傷或其他神經(jīng)疾病史的正常人對(duì)照組。被試從WF Caveness Vietnam Head Injury StudyRegistry招募，他們?cè)?/span>2009年至2012年期間都參與了另一項(xiàng)在馬里蘭州Bethesda的國(guó)家神經(jīng)疾病和中風(fēng)研究所的研究，彼時(shí)進(jìn)行了影像采集與病變部位識(shí)別。在Bethesda海軍醫(yī)院用GE Medical Systems Light Speed PlusCT掃描儀對(duì)被試進(jìn)行螺旋模式軸位CT掃描。結(jié)構(gòu)像重構(gòu)參數(shù)：in-plane voxel size=0.4*0.4mm，overlapping slice thickness =2.5mm，slice interval=1mm。病變部位和體積基于CT圖像使用Analysis of Brain Lesion 軟件在MEDx V.3.44（Medical Numeric）中實(shí)現(xiàn)，并使用了自動(dòng)解剖標(biāo)記圖譜（AAL）。每個(gè)大腦的CT圖像使用12參數(shù)自動(dòng)圖像配準(zhǔn)算法配準(zhǔn)到MNI空間中的CT模板。被試的大腦和MNI模板都做了顱骨剝離；空間標(biāo)準(zhǔn)化沒(méi)有包括目標(biāo)病灶內(nèi)部的體素。與其他腦損傷研究類似，由一名經(jīng)驗(yàn)豐富的CT專家在原始空間的每個(gè)切片上人工追蹤損傷部位，隨后由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人進(jìn)行檢查。二人均對(duì)臨床評(píng)估的結(jié)果不知情。腦損傷重疊圖如圖1所示。
圖1. 94名患者的腦損傷重疊。顏色代表該位置具有損傷的人數(shù)。（原文圖1）
對(duì)TBI組和控制組在關(guān)鍵的人口統(tǒng)計(jì)學(xué)變量上進(jìn)行了匹配，包括年齡，性別，教育和戰(zhàn)爭(zhēng)經(jīng)驗(yàn)。這兩組中幾乎沒(méi)有藥物濫用的情況。由于大部分的穿透?jìng)鷥敊C(jī)制可能在傷后3年內(nèi)表現(xiàn)出來(lái)，而本實(shí)驗(yàn)中穿透性TBI患者的腦損傷在傷后約40年進(jìn)行評(píng)估，可以認(rèn)為他們的腦損傷是穩(wěn)定的。此前的篩查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)他們有任何神經(jīng)退行性疾病或額外的病變。研究通過(guò)了倫理審查委員會(huì)的審查，所有被試和護(hù)工均簽署了知情同意書。
行為學(xué)任務(wù)：利他決策任務(wù)
利他決策任務(wù)的主要目標(biāo)是：評(píng)估基于道德信仰的對(duì)現(xiàn)實(shí)中的社會(huì)問(wèn)題的偏好。在這個(gè)任務(wù)中，被試會(huì)看到一系列真實(shí)存在的社會(huì)組織（詳見(jiàn)表1），然后根據(jù)道德判斷，對(duì)每一個(gè)組織做出金錢決策。他們有3種選項(xiàng)：①懲罰，即對(duì)該組織罰款；獎(jiǎng)勵(lì)，即向該組織捐款；節(jié)省，即既不懲罰，也不獎(jiǎng)勵(lì)。被試一開(kāi)始得到一筆60美元的款項(xiàng)，用于獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰。每一個(gè)懲罰或獎(jiǎng)勵(lì)的決定都要花費(fèi)被試自己的1美元，而存錢意味著沒(méi)有支出。具體來(lái)說(shuō)，在“捐贈(zèng)”下選擇“是”，1美元將會(huì)從該被試的賬戶扣除并轉(zhuǎn)給該組織；如果在“懲罰”下選擇“是”，他和該組織的帳戶均會(huì)減少1美元（組織的罰款是從其他參與者對(duì)同一組織的捐款中扣除的）。 如果參與者選擇既不捐贈(zèng)也不懲罰，他需要選擇“否”，此時(shí)他的余額不會(huì)增加或減少。整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，30個(gè)組織均會(huì)呈現(xiàn)2次，每位被試最多可以結(jié)余60美元，捐款和懲罰的上限均為30美元，結(jié)余的錢歸被試所有。所有的捐贈(zèng)和懲罰都是以花費(fèi)自己的金錢為代價(jià)的，因此都是利他的。在懲罰或捐贈(zèng)上花費(fèi)的金額，以及結(jié)余的金額，被用于該任務(wù)的評(píng)分。研究假設(shè)參與者獎(jiǎng)勵(lì)或懲罰某一特定組織的意愿是基于他對(duì)該組織宗旨的道德態(tài)度。我們還假設(shè)，懲罰或捐贈(zèng)的決定反映了個(gè)體總體的道德懲罰傾向和慷慨水平。
| 組織名稱
|
宗旨
|
| Orphan Care
|
支持非洲孤兒教育
|
| Environmentalists for Nuclear Energy*
|
支持清潔核能
|
| People Against Nuclear Energy*
|
反對(duì)使用核能
|
| Global Warming Watch*
|
支持減少溫室氣體排放
|
| Defeat Cancer
|
支持抗擊癌癥的人們
|
| American Industrial Foundation
|
支持靈活的行業(yè)規(guī)章
|
| 流產(chǎn)
|
| National Right to Life Committee
|
反對(duì)墮胎
|
| American United for Life
|
支持在全國(guó)范圍內(nèi)禁止墮胎
|
| 動(dòng)物權(quán)利
|
| Freedom for Animals Fund
|
支持增加動(dòng)物權(quán)利
|
| Understanding Animal Research in Medicine
|
支持利用動(dòng)物進(jìn)行健康研究
|
| 兒童權(quán)利和福利
|
| Dreams Factory
|
支持患兒的夢(mèng)想和希望
|
| Blind Children’s Fund
|
為盲童提供教育資源
|
| Court Appointed Advocates for Abused Children
|
保護(hù)受虐待兒童
|
| Slade Child Foundation Trust
|
為孩子們提供食物和衣服
|
| 班級(jí)與社區(qū)
|
| Rotary Foundation
|
向窮人提供疫苗
|
| Lions World Services for the Blind
|
支持盲人成人康復(fù)中心
|
| American Indian Heritage Foundation
|
為土著提供救濟(jì)
|
| Hispanic United Fund
|
給拉美裔提供更光明的未來(lái)
|
| National Urban League
|
支持非裔美國(guó)人的利益
|
| 發(fā)展中國(guó)家
|
| Bread for the World
|
為饑餓的人們尋求正義
|
| 藥物管制
|
| Drug Policy Alliance
|
為禁毒尋求替代辦法
|
| 環(huán)境
|
| Earth First!
|
保護(hù)自然
|
| 安樂(lè)死
|
| Death with Dignity Alliance
|
支持對(duì)絕癥患者實(shí)施安樂(lè)死
|
| American Life League
|
反對(duì)安樂(lè)死合法化
|
| 信仰
|
| Bible Believers Fellowship
|
向囚犯宣傳基督教
|
| The Foundation for Jewish Campus Life
|
支持猶太學(xué)生的利益
|
| Muslim Student Association
|
支持穆斯林學(xué)生的利益
|
| 同性戀權(quán)利
|
| Gay and Lesbian Alliance Against Defamation
|
反對(duì)對(duì)同性戀者的歧視
|
| American Family Association
|
反對(duì)同性戀婚姻合法化
|
| 槍支管制
|
| National Rifle Association
|
支持槍支安全和教育
|
| Gun Owners Foundation
|
提倡正確使用槍械
|
| Education Fund to Stop Gun Violence
|
推動(dòng)更強(qiáng)有力的槍支管制法律
|
| Arms Control Association
|
支持槍支管制
|
| 軍事
|
| Search for Common Ground
|
反對(duì)世界范圍內(nèi)的的軍事行動(dòng)
|
| 政黨
|
| Republican Party
|
支持共和黨
|
| Democratic Party
|
支持民主黨
|
表1. 利他決策任務(wù)中涉及的社會(huì)組織列表（原文補(bǔ)充表1）
背景測(cè)量：神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估
被試接受了簡(jiǎn)短的認(rèn)知篩查（簡(jiǎn)易智力狀態(tài)檢查量表），隨后進(jìn)行了詳細(xì)的神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估，包括利手性和智力（韋氏成人智力測(cè)驗(yàn)）�？紤]到執(zhí)行功能在利他決策中的決定性作用，穿透性TBI患者還做了Delis-Kaplan測(cè)評(píng)，測(cè)量了其在分類任務(wù)、字母和類別流暢性任務(wù)中的得分。最后分別用大五人格量表和Barratt量表評(píng)估了被試的人格和沖動(dòng)性。
其中，Delis-Kaplan分類測(cè)驗(yàn)要求被試將六張卡片按兩列排列成幾種可能的類別（自由分類），然后詳細(xì)解釋他們是如何進(jìn)行分類的（自由分類解釋）；接著由主試對(duì)卡片分類，被試說(shuō)明分類的理由（分類認(rèn)知）。Delis-Kaplan言語(yǔ)流暢性測(cè)驗(yàn)要求被試在1分鐘的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生言語(yǔ)反應(yīng): 字母流利性測(cè)驗(yàn)要求生成以特定字母（F，A，S）開(kāi)頭的單詞；類別流利性測(cè)驗(yàn)要求被試說(shuō)出屬于特定語(yǔ)義類別的單詞（動(dòng)物和男孩的名字）；類別切換測(cè)驗(yàn)包括一個(gè)單獨(dú)要求被試在兩個(gè)語(yǔ)義類別（水果和家具）之間連續(xù)交替地說(shuō)出單詞。
利他決策任務(wù)下的決策損害
本研究的核心是利用支持向量回歸多變量模式分析（SVR-MLSM）對(duì)腦損傷分布與利他決策任務(wù)得分的關(guān)系進(jìn)行評(píng)估。不同于傳統(tǒng)的單變量分析，多變量模式分析不認(rèn)為每個(gè)體素的貢獻(xiàn)是獨(dú)立的，而是假設(shè)多個(gè)體素對(duì)行為學(xué)結(jié)果共同產(chǎn)生影響。具體計(jì)算步驟如下：
1.制作mask：如果該體素在至少3名患者身上被標(biāo)記為損傷，則mask包含該體素
2.通過(guò)支持向量回歸模型從原始數(shù)據(jù)中生成β-map；
3. 使用置換檢驗(yàn)的方法計(jì)算每一個(gè)voxel貢獻(xiàn)的顯著性，即P值；
4.應(yīng)用FDR校正，P<0.05，從FDR校正的P圖中篩選出>10個(gè)體素的簇。這個(gè)校正后的p-map就是最終結(jié)果，稱為q-map
（注：支持向量回歸多變量模式分析可以理解為多變量回歸+支持向量回歸。簡(jiǎn)要地說(shuō)，首先對(duì)行為學(xué)成績(jī)-腦損傷建立回歸方程：y=XTβ+ε，對(duì)每個(gè)被試來(lái)說(shuō)，y是行為學(xué)成績(jī)，這里指的是懲罰金額/捐贈(zèng)金額，X是所有voxel的值，這里對(duì)應(yīng)的是mask里的每一個(gè)voxel是否為損傷部位（例如是=1，否=0），β是擬合出來(lái)的系數(shù)，對(duì)應(yīng)于結(jié)果的β-map，ε是誤差。由于這個(gè)回歸方程中，變量的個(gè)數(shù)＞樣本個(gè)數(shù)，方程無(wú)法直接解，因此使用了支持向量回歸的方法，通過(guò)引入懲罰項(xiàng)，支持向量回歸可以避免過(guò)擬合，在訓(xùn)練準(zhǔn)確率和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率中達(dá)到一個(gè)比較好的平衡。
置換檢驗(yàn)指的是把行為學(xué)結(jié)果-被試腦損傷模式這一對(duì)應(yīng)關(guān)系隨機(jī)打亂5000次，然后5000次中用同樣的方法對(duì)這一新的數(shù)據(jù)集計(jì)算出新的β-map，每個(gè)voxel的p值即為5000次置換檢驗(yàn)中這個(gè)voxel的新β值高于原始β值的比例。）
支持向量回歸的結(jié)果是腦損傷位置和行為學(xué)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而不是把個(gè)體進(jìn)行分類，因?yàn)閱蝹�(gè)個(gè)體的懲罰或捐贈(zèng)決定可能受到不同損傷部位的調(diào)節(jié)；此外，某些損傷可能不影響利他決策任務(wù)中的決策。
因此，研究者根據(jù)損傷分布模式對(duì)穿透性TBI患者進(jìn)行了再次分組。根據(jù)對(duì)懲罰和捐贈(zèng)q-map的值和符號(hào)正負(fù)，把TBI患者分為以下幾組: 對(duì)于懲罰q圖，存在一個(gè)無(wú)差異亞組，即腦損傷不影響懲罰決策；懲罰增加亞組；懲罰減少亞組；非特異亞組，即腦損傷可能增加懲罰，也可能減少懲罰。對(duì)于捐贈(zèng) q-map也按上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類。
統(tǒng)計(jì)分析
采用單因素方差分析，并用Tukey檢驗(yàn)進(jìn)行成對(duì)比較，分析行為亞組之間利他決策任務(wù)行為學(xué)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)差異。使用皮爾遜相關(guān)系數(shù)（r）評(píng)估感興趣變量之間的相關(guān)性。所有統(tǒng)計(jì)測(cè)試的顯著性閾值均設(shè)為0.05，雙尾。根據(jù)Cohen的方差分析指南，統(tǒng)計(jì)功效和效應(yīng)量被劃分為�。�0.10），中（0.25），大（0.40）。
結(jié)果
背景測(cè)量如表2所示，穿透性腦損傷（TBI）患者與對(duì)照組在年齡、教育程度、整體智力、利手性或沖動(dòng)性方面沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。穿透性TBI組言語(yǔ)智力和執(zhí)行能力略低，達(dá)到顯著，但其病前智力略高。然而，考慮到這些差異的效應(yīng)量較�。é�2≤ 0.11）以及它們與利他決策任務(wù)的得分沒(méi)有顯著的相關(guān)性，它們不作為協(xié)變量輸入到統(tǒng)計(jì)模型中。（注：病前智力指?jìng)�(gè)體在疾病和顱腦創(chuàng)傷前的智力水平。不同個(gè)體在健康狀態(tài)下基礎(chǔ)認(rèn)知水平不同，因此發(fā)病后用相同的標(biāo)準(zhǔn)判斷神經(jīng)心理學(xué)測(cè)評(píng)結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差。本實(shí)驗(yàn)采用國(guó)家成人閱讀測(cè)驗(yàn)NART得分作為病前智力的依據(jù)。）
|
穿透性TBI
|
控制組
|
| 被試數(shù)
|
94
|
28
|
| 年齡（年）
|
63.0±2.4
|
63.0±4.1
|
| 教育（年）
|
14.7±2.1
|
15.1±2.3
|
| 利手（左/雙手/右）
|
16/2/76
|
2/3/23
|
| 利他決策任務(wù)
|
|
|
| 結(jié)余
|
40±9
|
41±8
|
| 捐款
|
13±6
|
14±7
|
| 懲罰
|
7±5
|
6±5
|
| 神經(jīng)心理學(xué)量表
|
|
|
| 總體認(rèn)知狀況和智力
|
|
|
| 簡(jiǎn)易智力狀態(tài)檢查量表
|
28.7±1.8
|
29.5±0.6
|
| 韋氏成人智力測(cè)驗(yàn)
|
|
|
| 總得分
|
110±21
|
114±11
|
| 言語(yǔ)
|
106±13
|
113±11
|
| 操作
|
105±13
|
111±12
|
| 全國(guó)成人閱讀測(cè)驗(yàn)
|
103±12
|
98±12
|
| 執(zhí)行功能
|
|
|
| Delis-Kaplan分類測(cè)試
|
|
|
| 自由分類
|
|
|
| 自由分類
|
9±2
|
10±2
|
| 自由分類解釋
|
34±10
|
39±9
|
| 分類認(rèn)知
|
30±11
|
35±11
|
| Delis-Kaplan言語(yǔ)流暢性
|
|
|
| 字母
|
32±12
|
38±11
|
| 類別
|
35±8
|
40±10
|
| 類別切換
|
11±3
|
12±4
|
| 神經(jīng)精神病學(xué)量表
|
|
|
| 五大人格測(cè)驗(yàn)
|
|
|
| 神經(jīng)質(zhì)
|
47±11
|
51±15
|
| 外向性
|
49±12
|
44±11
|
| 開(kāi)放性
|
46±10
|
47±11
|
| 宜人性
|
51±10
|
49±12
|
| 盡責(zé)性
|
50±11
|
50±12
|
| Barratt沖動(dòng)行為量表
|
61±10
|
63±12
|
表2. 背景測(cè)量結(jié)果。Mann-Whitney檢驗(yàn)差異顯著（p<0.05）的項(xiàng)目加粗顯示。（原文表1）
行為學(xué)結(jié)果
TBI組和控制組都結(jié)余大約三分之二的資金，其余三分之一用于捐贈(zèng)多于懲罰（F>20，df=1，P<0.0001；兩兩比較: P<0.001）。兩組用于捐贈(zèng)、懲罰以及節(jié)省的金額沒(méi)有顯著差異（F<32，df=1，P>0.23）。理論上，結(jié)余的金額應(yīng)該和懲罰或捐贈(zèng)的金額成反比，因?yàn)榻Y(jié)余=不懲罰+不捐贈(zèng)。實(shí)際結(jié)果也服從這個(gè)假設(shè)，結(jié)余與懲罰（r≤-0.49）和捐贈(zèng)（r≤-0.53）之間確實(shí)存在反比關(guān)系，這恰恰說(shuō)明利他行為需要付出高昂的代價(jià)。但懲罰和捐贈(zèng)的金額沒(méi)有顯著相關(guān)。
腦功能定位
1. 懲罰有關(guān)的腦損傷
圖2. 和利他懲罰相關(guān)的腦損傷。（A–C）右外側(cè)前額葉和外側(cè)裂周區(qū)，包括頂下小葉、后額中回、顳上回。（D–G）背內(nèi)側(cè)前額葉和左內(nèi)測(cè)額極。（原文圖2）
如下部位的損傷導(dǎo)致懲罰次數(shù)增加（圖2藍(lán)色）：雙側(cè)背內(nèi)側(cè)前額葉；右外側(cè)額葉（額中回和額下回）。背內(nèi)側(cè)前額葉損傷更多分布在左腦，還包括前扣帶回前膝部和深部旁溝前區(qū)。
如下部位的損傷導(dǎo)致懲罰次數(shù)減少（圖2紅色）：左腦損傷主要為腹內(nèi)側(cè)顳葉，包括鉤狀回的前三分之二和海馬旁回的喙部。這個(gè)部位的損傷導(dǎo)致杏仁核與前額葉和頂顳枕皮質(zhì)的連接減弱。右腦的損傷包括中央前回、中央后回和邊緣上回（額葉和頂葉）的下1/3、島葉、顳中回的后1/3、顳上溝和顳上回的后半部分。
這些損傷還擴(kuò)展到皮質(zhì)下白質(zhì)，包括右上縱束中支和左鉤束（減少懲罰），和左上縱束上部（增加懲罰）。
此外，TBI組和對(duì)照組在懲罰和捐贈(zèng)方面沒(méi)有總體差異。僅在懲罰增加亞組中，損傷體積與節(jié)省金額（r=-0.37，P<0.03）、懲罰金額（r=0.42，P<0.01）分別有顯著相關(guān)。對(duì)于利他決策任務(wù)的三個(gè)主要結(jié)果變量，控制組和無(wú)差異亞組之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。換句話說(shuō)，如果一個(gè)患者的損傷發(fā)生在調(diào)控懲罰決策的區(qū)域以外，那么這種損傷對(duì)當(dāng)前這個(gè)利他任務(wù)無(wú)影響。損傷體積最大的是既影響懲罰又影響捐獻(xiàn)的亞組。該亞組的總損傷體積明顯大于無(wú)差異亞組。懲罰增大組和其他組的損傷體積沒(méi)有顯著差異，這說(shuō)明損傷體積并不是利他決策任務(wù)的一個(gè)決定因素。綜上所述，影響當(dāng)前利他決策任務(wù)的關(guān)鍵因素是損傷部位而非損傷大小。使用SVR模型控制病變體積后，結(jié)果沒(méi)有發(fā)生質(zhì)的變化，這點(diǎn)進(jìn)一步加強(qiáng)了這一結(jié)論。
2.捐贈(zèng)有關(guān)的腦損傷
圖3. 和利他捐贈(zèng)有關(guān)的腦損傷。（A）楔前葉，扣帶回，頂上小葉，中央后回（B）楔前葉和背內(nèi)側(cè)額葉（C）眶額皮層后區(qū)（D）腹外側(cè)眶回，中央前回和中央前溝（E-G）背外側(cè)枕葉/顳中回后區(qū)，頂上小葉，額上后回。（原文圖3）
如下部位的損傷導(dǎo)致捐獻(xiàn)次數(shù)增加（圖3藍(lán)色）：中央旁小葉、楔前葉、右背內(nèi)側(cè)前額葉的小部分。如下部位的損傷導(dǎo)致捐獻(xiàn)次數(shù)減少（圖3紅色）：右腹外側(cè)枕葉、顳中回后區(qū)的小部分。捐贈(zèng)的減少也與右側(cè)額下回和額中回下方白質(zhì)的病變有關(guān)，該病變可能破壞了上縱束的中支（補(bǔ)充圖1）。
圖4. 和懲罰和捐贈(zèng)有關(guān)的腦損傷皮層下延伸。紅色和藍(lán)色分別表示懲罰（或捐贈(zèng)）增加和減少。（原文補(bǔ)充圖1）
其他結(jié)果
表3描述了各個(gè)損傷亞組中利他決策任務(wù)的行為模式。全腦的體積損失對(duì)總體懲罰或捐贈(zèng)表現(xiàn)沒(méi)有影響。而懲罰較多和懲罰較少的亞組的病灶體積均顯著大于無(wú)差異亞組。為了排除樣本數(shù)目過(guò)小導(dǎo)致的損傷和行為之間的虛假相關(guān)，研究者計(jì)算了對(duì)觀察到的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)有貢獻(xiàn)的參與者總數(shù)。結(jié)果表明，對(duì)統(tǒng)計(jì)效應(yīng)做出貢獻(xiàn)的的被試數(shù)量≥6，通常在10到25之間（表4）。對(duì)利他捐贈(zèng)任務(wù)產(chǎn)生影響的腦損傷在體積上具有不對(duì)稱性，更偏向右腦（Wilcoxon檢驗(yàn): P<0.02，雙尾）。
表3. 各個(gè)損傷亞組中利他決策任務(wù)的行為學(xué)結(jié)果（原文表2）
| 解剖區(qū)
|
側(cè)面
|
Brodmann區(qū)
|
人數(shù)（右/左）
|
| 懲罰
|
|
|
|
| 緣上回/角回 supramarginal/angular gyrus
|
R/L
|
40/39
|
11/15
|
| 顳上回 superior temporal gyrus
|
R
|
22
|
18
|
| 顳中回（后第三回）middle temporal gyrus
|
R/L
|
37
|
9/6
|
| 外側(cè)（額極外側(cè)）皮質(zhì) rostrolateral （lateral frontopolar）cortex
|
R/L
|
10
|
21/10
|
| 背內(nèi)側(cè)前額葉 dorsomedial prefrontal cortex
|
R/L
|
8m，9m
|
32/18
|
| 前/腹側(cè)扣帶回皮質(zhì) pregenual/ventral cingulate cortex
|
R/L
|
24/32/33
|
11/16
|
| 顳極（喙內(nèi)側(cè)和背外側(cè)）temporal pole（rostromedial and dorsolateral）
|
L
|
28，34，38
|
15
|
| 外側(cè)/腹側(cè)顳葉皮質(zhì) lateral/ventral temporal cortex
|
R/L
|
20/21
|
22/15
|
| 島閾 limen insula
|
|
J ant
|
21/16
|
| 捐款
|
|
|
|
| 顳中溝（后半）middle temporal sulcus （posterior half）
|
R
|
37
|
6
|
| 頂葉背內(nèi)側(cè)皮質(zhì)（楔前）dorsomedial parietal cortex （precuneus）
|
R/L
|
5/7m
|
12/11
|
| 眶額內(nèi)側(cè)/直回 medial orbitofrontal/gyrus rectus
|
R/L
|
11
|
6/7
|
| 額下回 inferior frontal gyrus
|
L
|
45/46/47
|
17
|
表4.和利他決策對(duì)應(yīng)的腦損傷區(qū)域和相應(yīng)的Brodmann區(qū)（原文表3）L=left, R=right, m=medial
討論
本研究的新穎性主要在于它是迄今為止，唯一一項(xiàng)以現(xiàn)實(shí)存在的社會(huì)組織為決策對(duì)象的，因果的有關(guān)利他決策神經(jīng)基礎(chǔ)的研究。本研究利用基于支持向量回歸的多元模式分析，研究腦局灶性損傷與利他決策之間的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)使用的利他決策任務(wù)允許研究者評(píng)估與懲罰和獎(jiǎng)勵(lì)分別有關(guān)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及他們重疊和分離的程度。
主要結(jié)果如下:
雙側(cè)背內(nèi)側(cè)前額葉損傷增加利他懲罰，右外側(cè)裂周區(qū)和左顳島皮質(zhì)損害減少利他懲罰
雙側(cè)背內(nèi)側(cè)頂葉損傷增加利他捐獻(xiàn)，右顳上溝后區(qū)和顳中回?fù)p傷減少利他捐獻(xiàn)
利他主義和謀生主義的決定都與人格的改變無(wú)關(guān)。
利他決策任務(wù)
本研究所用的利他決策任務(wù)和前人研究所用的任務(wù)有所不同。首先，以往關(guān)注點(diǎn)在懲罰的神經(jīng)基礎(chǔ)上，較少地關(guān)注捐贈(zèng)；其次，本任務(wù)允許對(duì)懲罰或捐贈(zèng)的多少進(jìn)行量化分級(jí)；第三，本任務(wù)中的被試的花費(fèi)都是真實(shí)的，是“自掏腰包”。此外，本任務(wù)要求被試根據(jù)組織的宗旨或使命來(lái)做決策，但沒(méi)有提供任何線索來(lái)說(shuō)明該使命何時(shí)會(huì)實(shí)現(xiàn)，或者是否會(huì)被實(shí)現(xiàn)；因此，本任務(wù)強(qiáng)調(diào)對(duì)組織及其使命的既定信念和態(tài)度，而非可觀察到的結(jié)果。研究者假定被試的決策反映了他們的意圖，這些意圖可能是傷害性的，友好的或自私的（對(duì)應(yīng)節(jié)省決策）。與該假定一致，結(jié)果顯示，對(duì)利他決策產(chǎn)生影響的腦損傷與移情和心理歸因有關(guān)的區(qū)域存在重疊。一項(xiàng)額顳葉癡呆患者的研究對(duì)此提供了支持，該研究發(fā)現(xiàn)這些患者大腦背內(nèi)側(cè)前額葉和旁回的損傷會(huì)對(duì)道德判斷產(chǎn)生影響。
支持向量回歸多變量模式分析
支持向量回歸多變量模式分析允許將分析重點(diǎn)從個(gè)體轉(zhuǎn)移到病變部位，這樣解釋結(jié)果更符合實(shí)際，因?yàn)檎Ｈ撕突颊呖梢宰杂傻刈龀鋈魏畏N類的決策，所以和懲罰（或捐贈(zèng)）的變量直接關(guān)聯(lián)的應(yīng)該是腦損傷位置，而不是將個(gè)體劃分到類別里，如“懲罰者”或“捐贈(zèng)者”。現(xiàn)有策略產(chǎn)生的結(jié)果是:X區(qū)病變?cè)黾恿藨土P決定，Y區(qū)病變減少了捐贈(zèng)決定，諸如此類。因此，在利他決策任務(wù)上預(yù)測(cè)決策的是病變的位置，而不是被試的特殊性。此外，這一方法考慮了腦損傷之間的關(guān)聯(lián)；對(duì)于同一個(gè)人來(lái)說(shuō)，不同部位的損傷在不同的試次中提高或減弱了懲罰，據(jù)此得到和懲罰/捐贈(zèng)有關(guān)的兩種廣泛的損傷位置模式。
這一發(fā)現(xiàn)的一個(gè)推論是，在利他決策任務(wù)上的表現(xiàn)更多地依賴于右半球的完整性，而不是左半球的完整性。事實(shí)上，在正常人和腦損傷患者的移情，道德認(rèn)知和政治傾向研究中，右偏的不對(duì)稱一直是主流規(guī)律。
與懲罰有關(guān)的腦區(qū)
此前的研究中證實(shí)了許多與懲罰相關(guān)的腦區(qū)。如右背外側(cè)前額葉和頂內(nèi)溝參與了有關(guān)罪犯是否對(duì)罪行的發(fā)生負(fù)有責(zé)任的判斷；右杏仁核、背內(nèi)側(cè)和腹內(nèi)側(cè)前額葉、顳極和后扣帶則參與對(duì)不同種類罪行的懲罰的制定。有人認(rèn)為，至少有兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)在利他懲罰中起作用: 一個(gè)和責(zé)任歸屬有關(guān)的心智化網(wǎng)絡(luò)；用于確定具體處罰的執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)。和本研究一樣，他們也發(fā)現(xiàn)左背內(nèi)側(cè)前額葉、外側(cè)前額葉、輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和右側(cè)頂下小葉的損傷會(huì)影響利他懲罰。 本研究還進(jìn)一步指出兩個(gè)相互作用的系統(tǒng)調(diào)節(jié)利他懲罰，一個(gè)與右外側(cè)皮層、左顳葉前區(qū)、島葉有關(guān)；另一個(gè)與背內(nèi)側(cè)和外側(cè)前額葉有關(guān)。
減少懲罰的腦損傷主要位于右外側(cè)裂周區(qū)。許多研究表明顳頂交界區(qū)和顳上溝后4區(qū)從知覺(jué)刺激中提取道德信息。右外側(cè)裂周區(qū)和緣上回、顳頂交界區(qū)有部分重疊，而后者與復(fù)雜的社會(huì)線索和慷慨程度的個(gè)體差異相關(guān)，實(shí)驗(yàn)中觀察到的右上縱束受損可能破壞了這些區(qū)域之間的連接。由于左側(cè)顳島葉損傷而導(dǎo)致的道德厭惡（憤慨）的減少也可能是懲罰減少的原因�？傮w而言，懲罰的傾向會(huì)因右后外側(cè)裂周區(qū)和左顳島皮質(zhì)的損傷而減少。
前額葉的損傷正好相反。更具體地說(shuō)，雙側(cè)背內(nèi)側(cè)前額葉損傷及其在腹側(cè)的延伸，以及右外側(cè)前額葉的損傷增加了懲罰率，而這些區(qū)域在判斷道德反應(yīng)時(shí)對(duì)外側(cè)裂周區(qū)和顳島葉區(qū)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。從旁觀者的角度來(lái)說(shuō)，背內(nèi)側(cè)前額葉皮層將被審判者的意圖與實(shí)際行為（傷害/非傷害）結(jié)合起來(lái)，決定對(duì)他的處罰。伴隨著背內(nèi)側(cè)前額葉損傷，患者親社會(huì)性情緒降低，可能增強(qiáng)了懲罰傾向。因此，背內(nèi)側(cè)前額葉皮層的損傷使得后顳頂皮層和前顳皮層的社會(huì)歸因過(guò)程不再受控，從而有利于懲罰。
與捐贈(zèng)有關(guān)的腦區(qū)
左內(nèi)側(cè)頂葉損傷患者捐贈(zèng)減少，而右顳中回的損傷使得捐贈(zèng)增加，這些區(qū)域和利他獎(jiǎng)賞的關(guān)聯(lián)在本研究中首次被發(fā)現(xiàn)。前人研究表明，大腦后內(nèi)側(cè)和利他決策有關(guān)的位置是后扣帶，它在自我參照的過(guò)程中發(fā)揮作用�？傮w而言，本研究提示上內(nèi)側(cè)頂葉在某種程度上促進(jìn)了捐獻(xiàn)，而枕顳葉腹外側(cè)皮層降低了捐獻(xiàn)意愿。
上述小結(jié)
利他決策產(chǎn)生于神經(jīng)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的相互作用，當(dāng)個(gè)體需要進(jìn)行道德決策時(shí)，這些網(wǎng)絡(luò)被激活。其中一些區(qū)域負(fù)責(zé)感受事件中第三方的心理，并產(chǎn)生相應(yīng)的道德體驗(yàn)（例如，目睹一件好人好事會(huì)產(chǎn)生敬佩感），做出對(duì)事件好壞的判斷，以及懲罰、獎(jiǎng)勵(lì)的決定。實(shí)驗(yàn)表明，這些相互獨(dú)立的過(guò)程很大程度上依賴于右腦的完整性。
本研究局限性和后續(xù)的研究方向
首先，研究中發(fā)現(xiàn)的和利他決策相關(guān)的腦損傷，實(shí)際產(chǎn)生的影響可能是異質(zhì)性的，取決于具體的情境和損傷的位置。以背內(nèi)側(cè)前額葉為例，隔核和前背內(nèi)側(cè)前額葉皮層的損傷與親社會(huì)情緒的降低有關(guān)，而后背內(nèi)側(cè)前額葉的損傷則導(dǎo)致憤怒和厭惡情緒的降低，因此，背內(nèi)側(cè)前額葉損傷在經(jīng)濟(jì)游戲中是強(qiáng)化利他還是強(qiáng)化自私，取決于損傷的位置和程度。
第二，白質(zhì)通路的損傷對(duì)高級(jí)心理功能的影響也引人關(guān)注，它可能是某些腦損傷在皮層下的延伸，后續(xù)研究可以著重探索白質(zhì)損傷的后果。
第三，本研究中沒(méi)有觀察到TBI患者人格的改變。不僅是腦損傷亞組中沒(méi)有觀察到人格改變，患者和對(duì)照之間也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)核心人格維度上的顯著差異。這可能是由于只有少數(shù)病例損傷到了腹內(nèi)側(cè)前額葉等對(duì)人格有較大影響的區(qū)域。
最后，本研究樣本均為男性，且年齡較大，所以很難說(shuō)是否適用于女性或年輕人。因?yàn)樾詣e會(huì)影響腦半球?qū)ΨQ性，所以女性利他決策的大腦基礎(chǔ)可能有所不同。這些差異也是今后研究的重要課題。
后續(xù)的研究應(yīng)該進(jìn)一步完善現(xiàn)有模型，通過(guò)對(duì)情境、投資數(shù)量和類型、特殊人群等的進(jìn)一步細(xì)化，探索各種形式的利他主義的具體神經(jīng)機(jī)制。此外，如下問(wèn)題應(yīng)該被著重關(guān)注：個(gè)體的利他行為傾向；對(duì)社會(huì)組織及其支持的社會(huì)事業(yè)采取利他行動(dòng)；對(duì)個(gè)人的態(tài)度；以及支持上述心理功能的大腦基礎(chǔ)。
總結(jié)：
作者利用了多元支持向量回歸方法分析了病變分布與任務(wù)反應(yīng)之間的關(guān)系，從而評(píng)估多個(gè)區(qū)域在確定特定興趣行為方面的共同貢獻(xiàn)，這種方法相比于一般的激活分析或者靜息態(tài)分析更加具有靈活性，避免了病灶給數(shù)據(jù)采集帶來(lái)的較大影響。值得在探索病灶分布與疾病行為之間關(guān)系的研究中被進(jìn)一步使用。
同時(shí)作者發(fā)現(xiàn):
(1) 雙側(cè)背內(nèi)側(cè)前額葉損傷增加了利他懲罰，而右側(cè)背外側(cè)區(qū)域和左側(cè)顳島皮質(zhì)損傷減少了懲罰;
(2) 兩側(cè)背頂葉皮層病變?cè)黾永跃栀?zèng)，右側(cè)后顳上溝及顳中回病變減少捐贈(zèng);
(3) 利他懲罰與捐贈(zèng)的相關(guān)性較弱，強(qiáng)調(diào)二者之間存在可分離的神經(jīng)解剖學(xué)聯(lián)系;
(4) 利他決策與創(chuàng)傷后人格改變無(wú)關(guān)。
這些發(fā)現(xiàn)表明，利他主義的懲罰和捐贈(zèng)很大程度上是由不重疊的大腦區(qū)域決定的，這些區(qū)域在之前的社會(huì)認(rèn)知和道德體驗(yàn)中已經(jīng)涉及到，但仍舊需要更多的探索。
原文：
Altruisticdecisions following penetrating traumatic brain injury
J Moll, R de Oliveira-Souza, R Basilio, IE Bramati… - Brain, 2018 -academic.oup.com
https://doi.org/10.1093/brain/awy064
請(qǐng)微信搜索“思影科技”關(guān)注我們，關(guān)注我們的公眾號(hào)，獲得更多精彩腦科學(xué)內(nèi)容，如需原文或?qū)λ加翱萍颊n程感興趣請(qǐng)?zhí)砑游⑿盘?hào)siyingyxf或19962074063
歡迎瀏覽思影的數(shù)據(jù)處理課程以及數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)介紹。（請(qǐng)直接點(diǎn)擊下文文字即可瀏覽思影科技其他課程，歡迎添加微信號(hào)siyingyxf或19962074063進(jìn)行咨詢，仍接受報(bào)名，受疫情影響部分課程時(shí)間或有調(diào)整，報(bào)名后我們會(huì)第一時(shí)間聯(lián)系）：
第六屆任務(wù)態(tài)fMRI專題班（重慶4.8-13）
第二十八屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班（重慶2.24-29）
第十四屆磁共振腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理班（重慶3.18-23）
第二十屆腦電數(shù)據(jù)處理中級(jí)班（重慶3.7-12）
第二十九屆磁共振腦影像基礎(chǔ)班（南京3.15-20）
第十五屆磁共振腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理班（南京4.13-18）
第十屆腦影像機(jī)器學(xué)習(xí)班（南京3.3-8）
第六屆小動(dòng)物磁共振腦影像數(shù)據(jù)處理班(3.27-4.1)
第十二屆磁共振彌散張量成像數(shù)據(jù)處理班（南京3.21-26）
第九屆磁共振腦影像結(jié)構(gòu)班(南京2.26-3.2）
第八屆腦電數(shù)據(jù)處理入門班（南京3.9-14）
第七屆眼動(dòng)數(shù)據(jù)處理班（南京4.9-13）
第七屆近紅外腦功能數(shù)據(jù)處理班(上海4.2-7）
思影數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)一：功能磁共振（fMRI）
思影數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)二：結(jié)構(gòu)磁共振成像(sMRI)與DTI
思影數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)三：ASL數(shù)據(jù)處理
思影數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)四：EEG/ERP數(shù)據(jù)處理
思影數(shù)據(jù)處理服務(wù)五：近紅外腦功能數(shù)據(jù)處理
思影數(shù)據(jù)處理服務(wù)六：腦磁圖（MEG）數(shù)據(jù)處理
招聘：腦影像數(shù)據(jù)處理工程師（重慶&南京）
BIOSEMI腦電系統(tǒng)介紹
