Brain：慢性疼痛患者在奖励与损失决策中的神经行为特征
2025-01-02 xiongjy MedSci原创
慢性疼痛患者表现出显著增强的惩罚敏感性，与右后脑岛、纹状体及前额叶皮层的活动增强相关，同时其决策行为中显示出更高的遗忘率和选择失误率。这些特征为理解疼痛相关动机和学习提供了新见解。
慢性疼痛和疲劳是肌肉骨骼疾病的主要症状，对患者生活质量和社会经济负担有显著影响。这些症状通常伴随着动力下降和过度的恐惧回避行为。根据“恐惧回避模型”，患者对身体活动的中枢动力减弱，可能导致身体退化，从而进一步加重疼痛。然而，这种动力减弱的具体神经机制仍不清楚。本研究旨在探讨慢性疼痛和疲劳患者在奖励与损失决策中的具体行为特征及其相关的大脑活动模式，特别是与动机和学习相关的脑区。
研究共招募57名参与者，其中包括29名患有慢性炎性关节炎的患者和28名健康对照者。所有参与者完成了一个名为“四臂老虎机”的行为任务，并在进行任务时接受3T功能性磁共振成像（fMRI）。任务设计要求参与者选择四个提示之一，每个提示都有独立的获奖或惩罚概率，参与者需要通过持续学习来区分奖励和惩罚机制。研究通过强化学习模型对行为数据进行计算分析，提取奖励和惩罚决策中的隐变量，并与大脑活动模式进行比较。
图1：任务设计与分析工作流程
研究发现，与健康对照组相比，慢性疼痛患者表现出显著增强的惩罚敏感性，这种特征与右侧后脑岛、纹状体和背外侧前额叶皮层的活动增加有关。此外，慢性疼痛患者的惩罚预测误差（PPE）活动在上述脑区显著增强，特别是在右后脑岛。功能网络连接分析表明，脑岛区的中心性与参与者在任务期间主观报告的疲劳和疼痛程度相关。
计算模型显示，患者在惩罚敏感参数上的得分显著高于对照组，同时在选择行为中的遗忘率和选择失误率也较高。此外，患者的学习率也表现出更高的差异性，表明患者在动态决策任务中对负面反馈更加敏感。
图2：参与者对各参数的估计值
本研究表明，慢性疼痛和疲劳与损失决策中的特定行为变化相关，这些变化可以映射到动机和决策相关的脑回路特定活动模式中。增强的惩罚敏感性构成了一种新的参数特征，与精神疾病中观察到的模式不同，但符合疼痛恐惧回避模型的预测。这些发现为理解慢性疼痛的神经机制提供了新的视角，同时也可能为临床干预提供新的目标。
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