本研究由yiwen qiu1,2, haoran dou1, benjamin becker3, zongling he4,5, ying mei6 and yi lei1 共同完成。其作者单位包括：1 四川师范大学脑与心理科学研究院（中国成都）；2 深圳大学心理学院（中国深圳）；3 香港大学脑与认知科学国家重点实验室（中国香港）；4 成都脑科学研究院临床医院，电子科技大学生命科学与技术学院神经信息教育部重点实验室（中国成都）；5 成都市精神卫生中心（中国成都）；6 于韦斯屈莱大学教育与心理学院（芬兰于韦斯屈莱）。该研究成果以题为《behavioral and neural dysfunctions in reward-related cognitive control among adolescents with major depressive disorder》的原创研究论文形式，发表于 psychological medicine 期刊，2025年刊出。
研究的学术背景： 本研究的核心科学领域为临床心理学、认知神经科学以及发展精神病理学的交叉领域，聚焦于青少年重度抑郁症（Major Depressive Disorder， MDD）。青少年期抑郁患病率的上升已成为全球性的重大心理健康问题。认知控制（Cognitive Control），即根据当前目标灵活调整思维和行为的一系列过程，在青少年MDD中被普遍观察到存在损伤。然而，以往研究大多局限于描绘这些缺陷本身，对其内在机制的探索有限。特别是，动机因素如何影响MDD青少年的认知控制过程，尚不清晰。
为此，本研究引入了控制期望价值理论作为理论框架。该理论认为，认知控制的分配是一个受动机影响的决策过程。个体在决定是否付出认知努力时，会权衡预期奖励与所需付出的努力成本，从而形成对“控制期望价值”的评估。当预期收益大于成本时，个体会更愿意分配认知资源。先前研究表明，抑郁个体在奖励预期和反馈阶段均表现出减弱的脑响应，可能反映了其寻求奖励的动机降低或体验快乐的能力受损。因此，抑郁青少年可能低估预期奖励、高估努力成本，导致其“控制期望价值”降低，从而减少认知控制的分配，损害任务表现。尽管已有研究在成年抑郁人群中初步验证了该框架，但此缺陷是否在关键发展期——青少年期——就已显现，仍需探究。
青少年期是奖赏系统与前额叶认知控制系统快速成熟的关键阶段。这两个系统间的功能平衡是此阶段的核心发展任务，而任一系统的异常发育或失调都与抑郁的发病机制有关。因此，本研究旨在结合行为测量、计算建模与神经成像技术，检验以下核心假设：与健康对照组相比，青少年MDD患者在奖励相关认知控制任务中会表现出更严重的行为和神经功能异常，这些异常可以从控制期望价值理论的角度得到解释，并可能与快感缺乏等核心症状相关联。
详细的研究流程： 本研究流程严谨，整合了临床评估、行为实验、计算建模和神经成像等多个环节。
第一，参与者招募与临床评估。 研究共招募了74名12-18岁的青少年，包括42名符合DSM-5诊断标准的MDD患者和32名健康对照。经数据质量筛选后，最终纳入分析的参与者为64名（MDD组35名，HC组29名）。所有MDD参与者均由精神科医生确诊，且汉密尔顿抑郁量表评分≥18分。实验前，所有参与者完成了贝克抑郁量表第二版和行为抑制/激活系统量表，以评估抑郁症状严重程度及对奖励/惩罚的敏感性。
第二，实验任务与流程。 本研究采用的核心实验范式是奖励调控的AX版持续操作任务。在该任务中，参与者会看到两种线索（A或B）和两种探针（X或Y），形成AX、AY、BX、BY四种试次。参与者被要求仅对AX试次做“靶反应”，对其他试次做“非靶反应”。由于AX试次占70%，参与者容易对A线索或X探针产生反应偏向，因此需要运用主动性控制（在延迟期内主动维持线索信息）和反应性控制（探针出现后解决干扰并决策）来完成任务。任务包含两个无奖励块和两个奖励块，交替呈现。在奖励块中，若参与者在预设时间内快速且正确地反应，将获得一个代表社会奖励的“点赞”图像反馈；错误或反应过慢则显示等号。在无奖励块中，无论反应如何都显示等号。
第三，神经数据采集。 实验过程中，参与者同时接受功能近红外光谱成像（functional near-infrared spectroscopy， fNIRS）监测，以无创方式测量其完成认知控制任务时前额叶皮层的血氧动力学变化。fNIRS设备使用8个发射器和7个探测器覆盖前额叶，形成20个通道，信号采样率为7.81 Hz。基于10-20系统，将通道划分为五个兴趣区，包括左/右侧背外侧前额叶皮层和腹外侧前额叶皮层。原始fNIRS数据经过一系列预处理，包括伪迹剔除、带通滤波，并转化为氧合血红蛋白浓度变化，最后通过减去每个任务块前的静息基线并进行Z分数标准化，得到用于分析的信号。
第四，数据分析方法。 研究采用了多层次的数据分析策略：1. 行为数据分析：对总体错误率和反应时进行2（组别：MDD vs. HC）× 2（条件：奖励 vs. 无奖励）的重复测量方差分析。2. 计算建模分析：采用分层漂移扩散模型（Hierarchical Drift-Diffusion Model， HDDM）对反应时分布进行建模。HDDM是一种贝叶斯计算模型，可将可观察的行为（反应时和正确率）分解为几个潜在的认知过程参数，包括决策阈值、起始点和非决策时间。本研究分别对两组在两种条件下的数据拟合模型，通过比较后验概率来检验组间和条件间的参数差异。3. 神经影像分析：针对fNIRS数据，主要分析线索呈现期间的神经激活（反映主动性控制）。对四个前额叶兴趣区的血氧信号进行2（组别）× 2（条件）× 2（线索：A vs. B）的重复测量方差分析。此外，还分析了不同脑区之间的功能连接强度。4. 相关分析：最后，将行为指标（错误率、反应时）、HDDM参数、神经激活差异与临床量表得分（特别是行为激活系统的奖励反应性和驱力分量）进行相关分析，以探讨动机缺陷与认知控制异常之间的关系。
主要研究结果： 研究结果从行为、计算建模和神经三个层面系统地揭示了青少年MDD患者在奖励相关认知控制中的功能障碍。
行为结果显示：1) 主效应：MDD组在所有条件下的错误率均显著高于HC组，反应时也显著慢于HC组。奖励条件下所有参与者的反应时都比无奖励条件下更快，但错误率更高。2) 交互作用：组别与条件存在显著的交互作用。简单效应分析表明，在奖励条件下，MDD组与HC组在错误率上的差异比在无奖励条件下更大。这意味着奖励条件非但没有改善MDD患者的表现，反而使其认知控制缺陷更为凸显。
分层漂移扩散模型结果为上述行为差异提供了内在认知过程的解释：1) 起始点：在奖励条件下，两组都表现出向更频繁出现（因而更具奖励性）的“靶反应”边界倾斜的起始偏差，但MDD组的这种起始偏差显著小于HC组。这表明MDD青少年在决策开始时，对奖励性反应的倾向性更弱。2) 决策阈值：MDD组在奖励和无奖励条件下的决策阈值都显著大于HC组。这表明MDD青少年在做决定前需要积累更多的证据，表现为决策更谨慎或更犹豫。此外，两组在奖励条件下的决策阈值都比无奖励条件下更低，说明奖励促使所有人倾向于以速度换精度，但MDD组即使在这种“加速”策略下，其阈值仍然高于HC组。
功能近红外光谱成像结果揭示了异常的神经机制：1) 神经激活：在奖励条件下，HC组在处理高认知控制需求线索（A线索）时，其左侧背外侧前额叶皮层、左侧腹外侧前额叶皮层和右侧腹外侧前额叶皮层的激活水平显著高于处理低需求线索（B线索）。然而，MDD组在这三个脑区均未表现出这种由线索类型引发的激活差异。这表明MDD青少年前额叶皮层根据任务需求动态调配认知控制资源的灵活性受损。2) 功能连接：在奖励条件下，MDD组右侧背外侧前额叶皮层与右侧腹外侧前额叶皮层之间的功能连接强度显著弱于HC组。这表明参与奖励调控认知控制的神经网络内部的协调性下降。
相关分析结果将不同层面的发现与临床症状联系起来：在奖励条件下，更高的快感缺乏程度（表现为更低的行为激活系统-奖励反应性和驱力得分）与更差的行为表现（更高的错误率、更慢的反应时）、更小的HDDM起始点偏差、更宽泛的决策阈值以及更不灵活的前额叶神经激活差异显著相关。这强有力地支持了动机系统功能障碍与认知控制缺陷之间存在紧密联系。
研究的结论与意义： 本研究得出结论：青少年重度抑郁症患者的认知控制损伤可能与动机系统功能障碍密切相关。具体而言，他们对奖励的敏感性降低，在需要付出认知努力以获取奖励的情境下，可能高估努力成本、低估收益，从而导致其评估的“控制期望价值”下降。这进而减少了其分配认知控制资源的意愿，在行为上表现为更差的绩效，在认知过程上表现为决策犹豫和对奖励性反应的初始偏向减弱，在神经层面上则表现为前额叶控制网络激活模式僵化和连接减弱。本研究为控制期望价值理论在青少年抑郁人群中的应用提供了行为、计算和神经三个层面的整合性证据。
其科学价值在于：1) 理论拓展：将原本主要在成人中验证的控制期望价值理论框架成功延伸至青少年这一关键发展期，揭示了动机-认知交互缺陷在抑郁早期就已出现。2) 方法整合：创新性地结合了AX-CPT行为范式、HDDM计算建模和fNIRS神经成像，提供了多层次、机制性的分析视角，超越了传统单一行为指标分析的局限。3) 机制阐释：明确指出了快感缺乏这一核心症状与认知控制灵活性下降之间的关联，深化了对抑郁症认知功能障碍病因的理解。
其应用价值在于：1) 诊断启示：研究表明，在奖励情境下的认知控制任务可能比中性任务更能敏感地捕捉到抑郁青少年的认知缺陷，这为开发更有效的认知生物标记物或辅助诊断工具提供了思路。2) 干预启发：当前的认知训练干预多关注提升控制能力本身，而本研究提示，未来干预应同时关注如何改善患者对“认知努力价值”的评估，例如通过增强其对积极结果的期待、提升其自我效能感，从而激励其更主动地投入认知资源。
研究的亮点： 本研究的亮点突出体现在以下几个方面：1) 研究对象聚焦：专门针对处于关键发育窗口期的青少年抑郁群体，探讨其动机与认知交互的异常，具有重要的发展精神病理学意义。2) 理论驱动明确：以控制期望价值理论为核心框架，使研究假设清晰，结果解释有力，推动了理论的发展与验证。3) 方法学创新与整合：首次在青少年MDD研究中，将社会奖励调控的AX-CPT与HDDM计算建模及fNIRS神经成像三者深度结合。HDDM的应用揭示了传统均数分析无法捕捉的、内在的决策过程改变；fNIRS则提供了任务过程中前额叶皮层动态活动的直接证据。这种多模态方法提供了前所未有的、关于抑郁青少年“决策-动机-神经环路”的细致图景。4) 发现具有临床关联性：成功地将实验室测量的认知神经指标与临床核心症状（快感缺乏）联系起来，使研究发现更具临床解释力和转化潜力。
其他有价值的发现： 研究还提及了一些有价值的细节和局限性。例如，所有MDD参与者均在接受抗抑郁药物治疗，尽管相关分析未发现药物使用时长与主要指标间的显著关联，但这仍然是未来研究需要控制的混杂因素。此外，研究使用的“点赞”符号作为一种社会奖励，其生态效度虽经过往研究验证，但仍与真实的社交互动存在差距。未来研究可探索不同类型奖励（如金钱、微笑面孔）的影响。这些讨论为后续研究指明了方向，体现了研究的严谨性和开放性。