從對框架效應的分析看風險決策的神經基礎

摘 要 對風險決策的研究近年來一直是微觀經濟學和心理學的熱門，但是從傳統的決策理論到主張有限理性的預期理論大多是對決策行為的研究，決策的心理機制一直是無法解釋的黑箱子。令人興奮的是近幾年來神經科學家及其他領域的學者開始用先進的神經心理學的方法來研究風險決策，試圖理解神經過程調節風險決策行為的方式。文章從分析違背“不變性”原則的框架效應入手，從正反框架、確定選擇和風險選擇、風險規避和風險尋求、高估小概率事件幾個方面，全面分析風險決策可能的神經基礎。在總結已有研究的基礎上提出了把風險決策研究擴展到不確定決策，把風險決策中的一次決策研究擴展到多次決策的研究思路。

關鍵詞 風險決策，框架效應，神經機制。

分類號C934：Q42

對風險決策的研究自上世紀一直是微觀經濟學研究的熱門，早期研究一般從風險決策行為入手的，所做的工作是對選擇的偏好現象提供比較簡單的認知方面的解釋。從經典的決策理論到預期理論**（prospect theory）[1]無一不是通過觀察風險決策下人們的行為選擇傾向，然后據此推斷認知、情感、動機以及社會情境的作用。隨著研究方法的不斷發展，人們對風險決策理解日益深刻。為了更清晰地了解風險決策的過程，近幾年來，神經科學家及其他領域的學者開始用先進的神經心理學方法來研究風險認知，試圖理解神經過程調節風險決策行為的方式。

雖然利用認知神經科學技術研究決策還相對年輕，但是已經有一些有價值的發現，例如風險決策中處理感覺、知覺和情感信息時，皮層、邊緣系統以及廣泛的神經調節系統會起到中介調節作用。本文主要關注的是與風險決策行為的幾個候選機制相關的基礎神經生理學、計算機模擬、臨床神經影像學的研究，旨在對與風險決策的神經基礎相關研究做一系統總結，使我們明晰風險決策在各種情境下分別會有哪些神經機制的參與，神經過程如何調節風險決策行為。為了便于理解，本文從框架效應入手介紹，結合預期理論進行分析，并在最后提出進一步研究的展望。需要聲明一點，本文大多資料來自動物的研究，由于人和動物決策的基本心理過程至少部分上是可以相通的，所以，來自動物的神經科學數據可以提供有利的視角去探究風險決策心理過程下的基本神經機制。

1 框架效應：亞洲疾病問題

Arrow認為，成為規范抉擇理論所具備的基本條件之一是不變性（invariance）原則，即對一抉擇問題做相等的闡述應該引出相同的偏愛順序[2]。然而，Tversky和Kahneman借助“亞洲疾病問題”向人們顯示了決策者的風險偏愛依賴于選項被如何描述[3]，這就是所謂的框架效應*。亞洲疾病問題是框架效應的經典案例，其中決策者被要求在生還（正面框架）或者死去（負面框架）的情景下，對一個確定選項和一個概率（風險）選項進行選擇。本文選擇亞洲疾病問題進行分析基于如下兩點考慮，一是亞洲疾病問題對于關注行為決策的讀者來說是非常熟悉的；二是對于亞洲疾病問題的分析幾乎可以涵蓋目前對行為決策的神經基礎的所有探索。該問題的譯文如下：

想象美國正在對付一種罕見的亞洲疾病，預計該種疾病的發作將致死600人。現有兩種與疾病作斗爭的方案可供選擇。假定對各方案產生后果的精確科學估算如下所示：

正面框架：

Ａ方案，200人將生還。

Ｂ方案，有1/3的機會600人將生還，而有2/3的機會無人將生還。

負面框架：

Ｃ方案，400人將死去。

Ｄ方案，有1/3的機會無人將死去，而有2/3的機會600人將死去。

分析四個選項不難看出，A和C方案是相同的確定選項，有200人生還相當400人死去。B和D方案是一樣的，都具有一定的風險，成功的機會為1/3，如果成功了600人全部生還，否則全部死去。結果顯示正面框架下多數人選擇A方案，負面框架下多數人選擇D方案。即人們在正面框架下表現出受益時偏愛規避風險（risk-averse preference for gains）；負面框架下表現出受損時偏愛追求風險（risk- seeking preference for losses）。預期理論為解釋框架效應提供了主要的理論架構，該理論提出了一個價值函數和一個權重函數[1]。價值函數為S狀，受益區域為凹形，受損區域為凸形，受損區域的曲線比受益區域更為陡峭（見圖1）。非線性的權重函數高估了肯定結果（見圖2）。價值函數和權重函數的形狀暗示了決策者對受損比受益更敏感，而且兩種情況下都表現出逐漸遞減的邊際敏感性。因此，受益時人們一般選擇肯定受益的選項而不是期望價值相等或者期望價值更大的風險選項；受損時恰好相反，人們一般會選擇風險選項而不是期望價值相等或者期望價值更小的肯定受損的選項。

在過去的20年里，亞洲疾病問題引發了大量考察框架效應的研究，例如，McNeil， Pauker等人發現，并非只有外行非專業人員會有框架效應，即使專業人員也很容易受框架效應的影響[4]。眾多的研究者亦探究了產生框架效應的各種可能的原因。1998年，Kühberger對136篇框架效應的實證文章（包括近30，000個被試）進行了元分析，結果顯示情境間的框架效應是比較小的，最多只能達到中等水平；顯著的差異存在于不同實驗設計之間[5]。可以說框架是一種可靠的現象，但是結果的顯著性必須與參照點操作區別開來，而且要注意實驗情境與程序對框架效應的顯著影響。

2 亞洲疾病的生還與死去：正面框架和負面框架及其神經機制

框架效應顯示正面框架和負面框架下，即受益和受損兩種情況下人們會有不同的行為反應。對問題的描述即框架如何影響決策者，這些描述如何為大腦所表征，至今其神經作用機制仍未明確，但是一些研究可以提供初步的參考證據。例如，Breiter等人的研究表明結果被知覺為相對是受益還是受損會影響到結果的神經加工過程。他們運用不同的輪盤賭旋轉器真實地呈現幾種獲得和損失的結果，研究發現腹側紋狀體（ventral striatum）對金錢獲得/損失的期望及經驗具有調節作用[6]。在無風險獲得（確定獲得）的情況下，其活動呈現清晰的單調增長；當結果被知覺為受益時，腹側紋狀體的反應比知覺為受損時要強烈。大量神經科學的研究發現與受益相關的神經為腹側紋狀體、扣帶前回（ACC）、背側紋狀體（Dorsal striatum）、腹內側前額皮質（VMPFC）；與受損相關的神經為扣帶前回（ACC）、杏仁核（Amygdala）和背側紋狀體。其中背側紋狀體（包括尾狀核caudate nucleus）在加工體驗獎賞的數量和效價方面也起著重要作用[7]。Delgado等人發現獎賞的數量、效價與背側紋狀體活動直接相關。實驗中根據被試在賭博任務中的成績，給予不同程度的金錢獎勵和懲罰，運用相關事件fMRI方法進行測量。結果顯示尾狀核激活的程度與獎賞的數量和效價相一致；尾狀核對大的獎賞反應最大，對大的懲罰反應最小[8]。與此類似的，Knutson等人發現，背側紋狀體區域對接受大的獎賞和懲罰的反應不同[9]。

3 確定選擇和風險選擇（Sure Thing/Risk Option）的神經機制

在亞洲疾病的案例中，每種框架效應下都有確定選項和風險選項，這兩種選項的內部神經機制是否相同呢？Gonzalez等人（2005）對框架效應的研究表明：具有潛在受益的風險選擇需要付出的認知努力要多于確定受益的選擇；而具有確定受損的選擇和具有潛在受損的風險選擇所要付出的認知努力是相同的，這些認知努力均定位于大腦的前額葉皮質（prefrontal cortex）和頂葉皮質（parietal cortices）[10]。

Paulus等人（2003）發現被試在做出確定選擇和風險選擇時，以下區域的激活程度是不同的：后頂葉皮質（Posterior parietal cortex BA 7）、背外側前額皮質（dorsolateral prefrontal cortex BA 9）和腦島（insula BA 13）。風險選擇比安全（受益）選擇時右前腦島的激活程度要高，但在懲罰性實驗中卻顯示了不同的激活狀態。右前腦島對風險性的反應激活水平越高，受懲罰后被試更傾向于相對安全的選擇。風險選擇與確定受損選擇時相比，被試的右側額下回（Right inferior frontal gyrus BA 44）、左腦島（left insula BA 13）和左頂上小葉（left superior parietal lobule BA 7）相對激活程度更大。而且在風險實驗中左右腦島的激活水平越高，被試在隨后的受損實驗中更傾向于選擇一個相對安全的選項[11]。也就是說腦島的激活程度與選擇安全反應隨后出現懲罰反應的概率有關。

與確定決策相比，風險決策的不同在于其中包括風險預期，風險預期是決策中重要的認知/情感成分。Fukui等人（2005）運用3-T掃描儀，對14個正常被試進行了事件相關電位功能磁共振成像的研究。統計參數成像表明，風險預期成分（風險性的決策—安全決策）會專門激活額內側回（medial frontal gyrus ）[12]。目前，一些研究者主張對風險決策過程分階段進行分析。Ernst等人（2004）運用fMRI結合運氣輪任務（新開發的兩個選項的決策任務，會有一定概率得到獎賞）考察決策的神經活動，并測量了在選項選擇和獎賞期待兩階段中，高獎賞/高風險事件與低獎賞/低風險事件對神經活動的影響。結果發現，選擇階段所牽涉的腦區包括空間視覺注意（枕—頂通路或where通路），沖突（前扣帶回anterior cingulate），量的操作（頂葉皮質parietal cortex），行動準備（運動前區premotor area），而預期階段主要包括與獎賞過程相關的區域（腹側紋狀體ventral striatum）；相對于低獎賞/風險情境來說，在高獎賞/風險情境下，腹側紋狀體在選擇階段更會有較強烈的神經反應，而在預期階段沒有；在概率獎賞的選擇任務中，選擇過程和預期過程有各自不同的神經環路，當然有的環路會有重疊。冒風險和等待風險決策結果對神經活動的影響，即在選擇和預期階段是不同的，而且在選擇和預期階段，風險/獎賞對一般結構（包括腹側紋狀體）的調節作用也是有區別的[13]。

4 正面框架下的保守和負面框架下的冒險：價值函數的S狀及其神經機制反映

Kahneman和Tversky的預期理論提出的價值函數曲線為S狀，受益區域為凹型，受損區域為凸型，受損區域的曲線比受益區域的曲線更為陡峭[1]。價值函數的這種形狀有利于將亞洲疾病問題的受益時保守而受損時冒險的行為解釋為追求某種“最大期望”。Kahneman和Tversky同時還演示了一個有趣的決策現象，當受益區域和受損區域因改變結果的符號而相互轉換時，冒險的偏愛也隨之轉換。他們將受益時偏愛保守而受損時偏愛冒險的相互轉換稱為映象效應（reflection effect）。預期理論中價值函數的曲率（Curvature）在獲得和損失情況下看起來是類似的，這表明不管效價（valance）如何，價值數量（magnitude）的表征過程是有共同之處的。與這一假設相一致，來自神經科學的證據表明價值表征的神經系統是獨立表征數量和效價的，至少對于體驗到的結果是這樣的。Yeung和Sanfey對事件相關電位的分析表明最具特色的P300事件相關電位對獎賞的數量反應敏感，而不是效價[14]。因此，不考慮效價，神經科學的數據至少對存在只對數量反應的系統提供了支持。

在預期理論中，價值函數受損曲線比對同等程度的受益曲線要陡2~3倍，也就是說正面框架下的保守和負面框架下的冒險表現了不同框架下的損失規避。對混合的期望（受損/受益）來說，損失規避導致了明顯的風險規避。從中性的角度來說，我們可以推測正面/負面期望兩種不同價值體系的神經加工會影響損失規避。腹側紋狀體可能是這些信號整合的中心控制點，因為它會收到來自杏仁核、海馬和前額葉皮質以及中腦的多巴胺能的信號輸入，因此，腹側紋狀體會對正面和負面結果都進行編碼。對與獎賞有關的學習任務來說，杏仁核和腹內側前額皮質的損傷會明顯導致風險規避的降低[7]。

很多學者采用愛荷華賭博測驗（IGT）對這種“正面框架下的保守和負面框架下的冒險”現象進行過研究。這是一個常見決策的神經心理測驗，實驗中在被試面前呈現了4副撲克牌，每副撲克牌的貨幣報酬是不一樣的，被試被要求從中做出選擇，從而最大化他們的全部支出。其中兩副牌有負面的期望價值和高風險，另外兩副牌風險小，卻有正面的期望價值。Bechara等人（1996）發現，在愛荷華賭博任務（IGT）實驗中，背外側前額皮質（DLPFC）損傷的病人會表現出決策障礙，不能學會有選擇性的決策；腹內側前額皮質（VMPFC）受損傷的病人在體驗損失時，會表現出正常的皮膚電反應（SCR4），但是對于風險性的選擇不能像正常被試那樣有正常的皮膚電反應（SCRs）。他們的解釋是，背外側前額皮質受損的病人不能學會有選擇性的決策，這可能反映了沒有能力運用策略和規則控制行為，所以病人表現出一種紊亂的行為方式。腹內側前額皮質（VMPFC）受損的病人在愛荷華賭博任務中表現較差，是因為他們沒有發展起對愛荷華賭博任務（IGT）相對安全撲克牌（有正面期望價值）的選擇偏好，所以繼續進行冒險的選擇（有負面期望價值）。但是被試在體驗損失時有正常的皮膚電反應，表明腹內側前額皮質（VMPFC）對損失的情緒體驗不是必要的[15]。為了進一步考察腹內側前額皮質的作用，Fellows 和Farah（2003）用IGT實驗的洗牌版本做實驗，其中在開始的幾次實驗中，與每副紙牌相聯系的損失都會被遇到，因此降低了任務的反轉學習。結果發現：雖然腹內側前額皮質（VMPFC）受損的病人在標準的IGT實驗中會受到妨礙，但是，他們在洗牌版本中并未表現出損傷，這表明他們的缺陷反映的是學習問題，而不是損失規避的常規調節[16]。

同樣的愛荷華賭博測驗（IGT）中，杏仁核受損的病人無法學會選擇不冒險的、有正期望價值的撲克牌。正常被試（控制組）從冒險撲克牌中進行選擇時，會有期望的皮膚電反應，但杏仁核有損的病人不會有這種反應，也不會在損失時顯示出皮膚電反應的正常增加[17]。正常被試的神經成像結果顯示對損失的預測時，杏仁核被激活。這可能更加反映出杏仁核作為害怕情境的中介和加工害怕面部表情所表現出的在加工害怕有關的刺激一般性作用[18]。

最近，Kuhnen等發現大腦的兩個區域可以決定炒股者是否會做出風險投資行為。在實驗研究中，研究人員要求志愿者對兩種股票和一種債券進行投資決定。志愿者在做出投資決定前被分為兩組。在不知情的情況下，一個組的志愿者被派定一只極有可能價格下跌、投資失敗的股票；另外一個小組被派定為極有可能價格上漲、賺錢的股票進行投資或投資相對穩定安全的債券。接著，在志愿者對投資做出一系列決定的過程中，研究人員用功能磁共振成像(fMRI)技術對志愿者的大腦進行檢測，觀測繪制大腦各個區域在這個決定過程中的具體活動情況。結果發現，志愿者做出失敗錯誤的投資決定前，位于大腦中心區域的伏隔核（nucleus accum- bens）特別活躍；相反，當志愿者投資債券或者收益看好的股票的時候，大腦中的“前腦島”（anterior insula）被激活[19]。研究人員的總結是，賭博、炒股等風險行為和買保險一類的安全投資行為分別是由大腦中伏隔核和前腦島兩個部分決定的。如果伏隔核被激活，那么人就可能做出高風險投資行為；如果前腦島被激活，那么人就可能做出相對穩妥安全的行為。

另有證據表明，去甲腎上腺系統可能對損失規避很重要。眾所周知，去甲腎上腺素會調節焦慮和壓力，對創傷后的應激反應以及害怕記憶的鞏固有重要作用。Rogers等人通過注射心得安（β-腎上腺受體阻滯劑）考察了正常人阻塞NA對決策的影響。他們給被試呈現混合的，或者單純受益或單純受損的賭博實驗。在混合賭博中，當損失的可能性高的時候，注射80mg心得安的被試對于可能損失的數量敏感性降低；但是他們對可能獲得的數量的敏感性并未受到影響。相反，注射心得安和正?？刂平M的被試在單純受益的賭博中表現出同等的風險規避，在單純受損的賭博中表現出同等的風險尋求[20]?？傊?，藥物會影響損失規避，其他神經遞質系統的操作是否會影響損失規避有待于進一步研究。

5 高估小概率事件和低估中高概率事件及其神經機制

預期理論中權重函數是倒S形狀，這反映了對小概率的高估和對中高概率的低估。預期理論的一大重要問題是為什么概率權重函數呈現這種特殊形狀。一般心理物理學的解釋是敏感性的降低，但也有可能反應了決策的情緒方面因素。具體來說，低估中高概率獲得和高估小概率損失反映了害怕；而高估小概率獲得和低估中高概率損失反映了希望。關于權重函數的神經基礎現在仍不為人所知，但是可以猜測害怕與杏仁核有關，而希望與腹側紋狀體有關。另外的可能是Fiorillo觀察到的在預測不確定獎賞時，與風險相關的多巴胺（DA）活動可能反映了希望。Fiorillo等人在辨別學習任務中發現多巴胺能的神經活動會隨著獎賞結果概率的變化呈現單調變化。這些研究者訓練猴子進行視覺辨別任務，記錄得到獎賞最不肯定情況下（50％獎賞）和最肯定情況下（0％或100％獎賞）單個多巴胺神經元的活動。這些神經元會對無期望（0％）狀態下的獎賞和預測獎賞（100％情境）的信號反應。多巴胺神經元對最大可能不可預知的刺激（50％情境）在延遲期間顯示相位活動的單調增加[21]。Aron等人運用fMRI在人身上得到了類似的結果[24]。在這項概率學習任務中，中腦（推測為多巴胺區域 dopaminergic regions）的活動被隨后認知反饋的預測性所調節。但是多巴胺系統不會直接對概率編碼，可能會對與決策相關的風險程度進行編碼。

權重函數關注的是結果概率的問題。從預期理論的角度來看，權重函數的曲率（curvature of the weighting function）（低估高概率事件，高估小概率事件）和權重函數的仰率（elevation of the weighting function）（喜歡接受風險的愿望）都與概率表征有關。最近對結果概率皮層表征的研究開始考察靈長類的眼球運動任務，這一工作主要關注外側頂內溝區（lateral intraparietal area， LIP）。該區域會在眼球運動任務中表現出調節活動，引導眼球的快速掃視運動，而眼球的快速掃視被認為可以反映出自動計劃活動。Platt和Glimcher訓練猴子在個體的LIP接受區域內外做掃描運動，變化橙汁獎賞的數量和概率。當引導掃描的獎賞概率是80％時，LIP神經運的激活會大于相同運動下但獎賞概率為20％時候的激活[22]。也就是說，個體LIP神經元的變化活動取決于一個特定的反應導致結果獎賞的概率。但是運動的振幅、潛伏期、速度并不會隨結果概率的變化而變化，可見LIP神經元的運動是與特定的獎賞反應需要的概率有關。隨后Sugrue等人也通過有關眼球快速掃視運動的實驗確定了LIP在表征獎賞概率中的顯著作用。他們訓練恒河猴完成一項視力辨別任務，包括定向、延遲、快速掃視，當要求動物在與高概率獎賞和低概率獎賞相關的刺激中做選擇時，就會有LIP激活的記錄。LIP與接受區域的屬性匹配表明：活動的差異依賴于預期獎賞的概率；而且當他們辨別力降低的時候，小概率獎賞的出現會有激勵作用[32]。需要注意的是，因為這些研究沒有像變化概率一樣變化數量，所以不能肯定LIP是表征概率本身，或者只是概率的函數（期望效用）。另外不清楚的是這些研究成果是否可以擴展到其他任務范圍，還是只適用于眼球運動。

非線性的權重函數高估（overweighting）了小概率事件有利于將框架效應受益時保守而受損時冒險的行為解釋為追求某種“最大期望”。就像艾勒本人所說的：“艾勒悖論”只是外表上的自相矛盾，它實際符合了非常深刻的心理現實――接近必然時對安全的偏好[25]。低估（underweighting）大中概率的結果可能導致被權重的概率之和小于1，這是權重函數的另一個特色即“次確定性”（subcertainty）。也就是說預期理論是假定人們選定的方案一定是具有了某種“最大值”的方案，即在正面框架下A的“總價值”>B的“總價值”；在負面框架下，D的“總價值”>C的“總價值”。所以在“亞洲疾病”案例中，正面框架下被試多數選A方案，負面框架下被試多數選D選項。迄今為止，幾乎沒有關于權重函數次確定性的神經基礎證據。

6 未來研究展望

對于決策的神經基礎的研究已經隨著技術的進步越來越細致，但是對于復雜的風險決策行為來說，其神經機制也是很復雜的。與風險決策的行為研究不同，神經科學的研究方法可以較為直接地展示給我們風險決策的內部活動過程。當我們了解了風險決策的實際過程，就可以采用一定的方法來干預這一過程。目前來看，我們認為風險決策的神經科學研究應該首先解決以下兩個方面的問題：

第一，如何解決不確定情境下的決策問題。為了研究的方便，大多數研究關注的是風險決策的問題，此時獲得和損失的結果數量和概率都是決策者已知的，但是，生活中需要面對的決策問題更多是不確定情境下的。一些研究顯示不確定情境下的決策符合“兩階段模型”，決策者首先會根據已有信息、經驗和當時的情境估計事件發生概率，隨后的過程符合風險決策規律。另外有研究顯示，兩階段模型不足以解釋不確定情境下的決策問題，需要有第三個階段來重新融合模糊的估計過程，而且對于熟悉領域和陌生領域會有不同的反應。風險決策和不確定決策有什么區別，分別是如何進行的，來自神經機制水平的數據也許會回答這一問題。

第二，決策過程究竟是理性的還是非理性的，人們在做決策時到底在多大程度上進行理性的計算，這應該是觸及傳統決策理論的核心問題。20世紀以來的主流經濟學始終堅持“理性人”假設，認為人類具有穩定而持續的偏好，人們據此做出各種理性的行為決策。在這一框架下，所有明顯不合邏輯的非理性行為，也被解釋為某種理性決策過程的結果。但已有研究表明，當人們對長期行為進行決策時，他們的決策行為的確符合經濟學假定的“理性決策”過程；而面對短期決策，比如是否立刻進行消費活動時，可能更多為當時的情緒控制。那么期望法則是適用于一次博弈還是多次博弈？長期投資還是短期決策？2003年Li的研究顯示多次博弈是符合期望法則的，而一次博弈情境“齊當別”模型提供的解釋更為合理[26]。這可以部分地解釋長期投資和短期投資的不同在于短期投資不符合期望法則。那么，認知過程和情感過程在決策中分別起多大的作用，以及如何影響決策過程應該是值得進一步探討的重要問題，我們期望來自神經科學的研究會解答這個問題。

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