← 返回文献列表

IT Literature Intelligence 终审版本 (VERIFIED) 论文编号: 312 | 原始基线: V0_ZCODE_BASELINE | 语义审核: needs_revision | 图表审核: pass

Evidence for the sequential participation of inferior temporal cortex and amygdala in the acquisition of stimulus-reward associations

Spiegler · Behavioural Brain Research · 1981 · Zotero itemID=2627

这篇文章在恒河猴身上用四组神经切除术直接检验了 Mishkin 的"感觉-边缘系统顺序激活"模型：在单次学习的客体-奖赏联结任务上，切除颞下皮层前段（TE）或杏仁核都造成严重损害，而切除 TEO 或海马-梭状回几乎无损。再叠加此前"只有 TE 损伤损害客体识别"的数据，作者论证视觉的刺激-奖赏联结需要"识别机制（TE）在前、联结过程（杏仁核）在后"的顺序参与。这是腹流视觉系统与边缘系统功能衔接这条研究脉络上承前启后的一篇，理解后来关于识别记忆和情绪学习的大量工作都得回到它。

研究背景

当时的神经模型 [Mishkin 的辨别学习模型] 主张，刺激识别（stimulus recognition）与刺激-奖赏联结（stimulus-reward association）是相继发生的两个过程，分别依赖感觉结构Sequence和边缘结构的依次激活。落到视觉上，就是假定沿"纹状体-前纹状体-颞下通路"（striate-prestriate-inferotemporal pathway）传递的活动编码刺激的纯视觉属性，其最后一个皮层站——细胞构筑区 TE（颞下皮层前段，anterior inferior temporal cortex）——是视觉识别的主要神经基质；而要把刺激与奖赏挂上钩，还需要这一纯视觉活动与关乎情绪、动机的边缘结构的联结。支持识别环节的行为证据是：TE 切除严重损害单次试验的视觉识别任务；支持联结环节的是一批解剖与行为结果——TE 向杏仁核（amygdala）外侧核和 basolateral 核团发出密集投射，首次出现时写为“杏仁核复合体及杏仁周围原皮层损毁（A组；原文后文简称杏仁核损毁）”，并避免声称效应已被特异定位到杏仁核内部。既削弱视觉诱发的情绪反应也损害某些视觉学习，而且外科切断杏仁区与颞下皮层的联系所造成的视觉学习缺陷，与直接损毁杏仁核相当。

缺口在于：杏仁核损伤导致的视觉学习缺陷，究竟是不是"形成刺激-奖赏联结"这一功能本身的困难？此前支持联结主张的证据来自不太纯粹的测量——系列辨别反转学习和恒定重复刺激的延迟匹配任务。这两类任务确实对联结学习要求很重，但同时也在考验别的能力，比如打破旧联结（reversal）、做"最近/以前"式的新近性判断、抽象刺激出现的时间顺序。缺陷可能出在这些附加要求上，而不在联结本身。作者需要一个对联结过程更"干净"的测量，这就是本研究要补的洞。

研究思路

作者的策略是改造 Gaffan 设计的一个任务：用试次独特刺激（trial-unique stimuli）做单次试验学习（one-trial learning），动物唯一要做的是记住每个客体的奖赏值。这个范式明显避开了反转学习和传统延迟匹配的复杂要求——由于每个客体只出现一次、且同一个客体在学习相与测试相的奖赏值始终一致，任务里不存在"矛盾联结"的问题（不再需要给同一刺激先后赋予相反的奖赏）。同时，试次独特加单次学习又让它对识别功能和联结功能都有很高的要求。按顺序激活模型的推演，TE 和首次出现时写为“杏仁核复合体及杏仁周围原皮层损毁（A组；原文后文简称杏仁核损毁）”，并避免声称效应已被特异定位到杏仁核内部。都应该造成显著损害，而对照损伤（TEO、海马区）不应造成。于是作者做了四种损毁的术后重学比较，并把结果与此前用同样四种损毁测得的客体识别数据（Mishkin 与 Oubre 的会议报告）并置，期望出现"TE 缺陷见于两种任务、杏仁核缺陷只见于联结任务"的模式——这正是任务间双重分离的逻辑，用来把"识别上级的损伤"与"联结本身的损伤"区分开。

方法

被试为 12 只实验天真的恒河猴（Macaca mulatta），体重 3.5–6 kg。训练在隔音暗室内的威斯康星通用测试装置（Wisconsin General Testing Apparatus, WGTA）中进行，测试托盘上有三个食槽。每试次分两相：学习相把一个全新客体放在中央食槽，或以半颗花生作奖（正性）或不放（负性）；10 秒后测试相，同一客体移到右侧食槽，左侧食槽被一张灰色卡片盖住。若客体为正性则测试相其下仍有奖，若为负性则奖在灰卡之下。动物的任务就是凭学习相的那一次经历记住客体奖赏值：正性则再选它，负性则改选灰卡。每天 30 试次，试次间隔 20 秒；约 500 个形状、大小、颜色、质地各异的"杂物"客体每 3–4 周才重复一次，可视为试次独特。训练分两步：第 1 步动物可能用非联结策略过关（例如只看学习相有无食物来决定选物体还是灰卡），达到 100 试次 90 次正确后进入第 2 步——相邻试次交织成组，两个客体先各自单独经历学习相再进入测试相；80% 的组内两客体奖赏值不同（正负呈现顺序平衡），20% 是两客体同值的捕捉试次，且测试相顺序一半保持学习相同序、一半颠倒，以杜绝"记奖赏序列而非具体联结"的策略。达到第 2 步标准后，按术前成绩配平把动物分入四个手术组（每组 3 只），分别在氯胺酮加戊巴比妥麻醉下以吸引术双侧切除：TE（颞下皮层前三分之二）、TEO（后三分之一）、A（杏仁核复合体及周围原皮层）、FHH（梭状-海马回与海马），恢复 10–14 天后重测第 2 步，直至重新达标或至少满 1000 试次；随后做扩展列表测试，组的学习相长度在 2、4、6、8、10 个客体间随机混合，每组一半正一半负，每个列表长度累计平均 90 试次。最后动物被用于后续实验，然后灌注取脑，火棉胶包埋、25 μm 切片、每 20 张取 1 张硫堇染色以确认损毁范围与丘脑逆行变性。损毁基本达到设计；A 组个体差异找不到组织学对应物，而 TEO 组的行为差异恰好与视辐射损伤对应——唯一表现缺陷的 TEO-2 是唯一双侧视辐射受累、双侧外侧膝状体出现中央视野代表区逆行变性的动物（图 2）。

主要结果

  1. 术后重学分离出 TE 与杏仁核两支。术前四组配平良好（第 1 步平均约 350 试次、第 2 步约 680 试次达标）。术后重学第 2 步时，TE 组平均约 1110 试次、A 组约 1033 试次才重新达标，而 TEO 组仅 153 试次、FHH 组 400 试次（表 I；图 4 下）。每个实验组与每个对照组的差异都显著（Kruskal-Wallis H=8.6，P<0.05；两两比较 Mann-Whitney U=0，P=0.05，错误项除 A 与 FHH 有重叠外结果一致）。TE 与 A 组之间、TEO 与 FHH 组之间无显著差异；作者认为 FHH 的 400 次代表轻度但真实的缺陷，因为 TEO 组均值被 TEO-2 的视 radiations 损伤抬高了。
  2. 扩展列表重现缺陷。在列表长度 2–10 的混合测试中（FHH 因一只动物数据采集错误未入组），方差分析显示损毁组 F=19.89、列表长度 F=14.96，均 P<0.01，交互不显著；Tukey 检验 TE 对 TEO=13.5、A 对 TEO=10.2 均显著，而 TE 对 A 仅 3.3，两组无法区分（图 3）。TE 组的成绩在列表超过 2 个客体时跌破 75%。
  3. 与识别任务的交叉对照显示双重分离。此前研究用同样四种损毁测单次试验客体识别（试次独特刺激的非匹配样本延迟任务，delayed non-matching-to-sample），结果是只有 TE 切除造成严重缺陷，首次出现时写为“杏仁核复合体及杏仁周围原皮层损毁（A组；原文后文简称杏仁核损毁）”，并避免声称效应已被特异定位到杏仁核内部。几乎无影响，TEO 与 FHH 也无损（图 4 上）。
  4. 反直觉的一幕：正常动物学客体识别约 100 试次达标，学客体-奖赏联结（两步合计）要 1000 次以上；TE 损伤动物却在更难的联结任务上更容易重新达标。作者的解释是联结任务更利于"只记单一特征"的低阶识别策略，而这种策略可以由 TE 尾侧的颞叶与前纹状体区域支撑；但这种残留能力很脆弱，列表一长就崩（见结果 2）。

图注解读

图 1 · 四种 intended 损毁的设计图

原文图注：Fig. 1. Intended lesions illustrated on standard lateral and ventral views and selected cross sections. Designated cortical areas correspond approximately to Bonin and Bailey's cytoarchitectural subdivisions, TE, anterior two-thirds of inferior temporal cortex: TEO~ posterior third of inferior temporal cortex; A, amygdala and periamygdaloid allocortex; FHH, fusiform-hippo- campal gyrus and hippocampus. See text for further details.

这张图给出手术设计的"蓝图"：在标准侧视与底面视图及若干冠状切面上，标出 TE、TEO、杏仁核、FHH 四种损毁各自要覆盖的区域，并交代了各区按 Bonin and Bailey 细胞构筑分工的近似对应。它是后面所有"结果归属于哪块脑区"的定位基础——文中顺带明确 TE 前端虽侵入 TG 区腹侧、因该部感觉输入几乎全部来自 TE 而被并入 TE 标签之下。

Figure 1

图 2 · 代表性损毁的重构与杏仁核三例的切面

原文图注：Fig. 2. Reconstruction of left lateral view and cross-sections through a representative lesion of area TE, and reconstructions of left medial views and cross sections through the three amygdaloid lesions (from left to right, A1-3, respectively), transferred to standard diagrams. The lesions are shown in black. On the reconstructions of the amygdaloid lesions, the posterior boundaries (shown in broken lines) are estimates, since FHH lesions starting at this boundary were added in a subsequent study. The A-P stereotaxic coordinates are approximate, at, inferior ramus of arcuate sulcus; as, superior ramus of arcuate sulcus; ca, calcarine fissure; ……（其余为脑沟脑裂缩写表，略）

这张图是组织学层面的"验收单"：黑色区域是实际损毁范围。TE 组重构表明损毁基本按设计完成且左右对称（切面所示）；对 A 组三只动物逐一重构，是为了排查"杏仁核组内部成绩差异是否源自损毁范围差异"——结论是没有实质差异。断线示意的杏仁核后界只是估计值，因为该边界起经的 FHH 损毁属于后续研究追加的内容。这张图支撑的是方法一节里"所有损毁基本如设计完成"的可靠性声明。

Figure 2

图 3 · 扩展列表成绩：长度越长，TE 与 A 组跌得越多

原文图注：Fig. 3. Mean performance of the groups on extended lists (list lengths of 2 to 10). C, final level at end of criterion run on postoperative relearning of object-reward association (list length of 2). See Fig. 1 for abbreviations.

横轴是列表长度（2、4、6、8、10 个客体），纵轴是正确率（50%–100%）。"C"给出重学达标结束时（即列表长度为 2）的最终水平作为参照点。读图要点：TEO 组整条曲线贴近上限，TE 与 A 组在长度为 2 时还能勉强维持，随后随长度上升一路下滑——列表超过 2 个客体后 TE 组跌破 75%——且两条曲线几乎重叠；这正是"TE 与 A 缺陷无差别、TEO 完好"那条结论（结果 2）的图形表达，也说明两个部位的缺陷在加大联结负荷时均被重新暴露。

Figure 3

图 4 · 两次实验并置：识别与联结的双重分离

原文图注：Fig. 4. Upper graph shows performance of 4 operated groups in an earlier study [19] tested on one-trial learning of object recognition (delayed non-matching-to-sample with trial-unique stimuli [18]). Lower graph shows performance of different groups with the same four lesions in the present study tested on one-trial learning of object-reward associations. In both cases, bars represent trials for individual animals, and circles within bars, errors. See Fig, 1 for abbreviations.

上图来自此前研究的客体识别任务（动物要回避刚见过的样本、选全新客体），下图是本研究的客体-奖赏联结任务；条杆代表单只动物达到标准所花试次，杆内圆点为错误数，两侧分别是四种损毁组。关键读法在于跨图的对比：识别任务（上）只有 TE 的条杆明显突出（即缺陷），杏仁核组与对照片相近；联结任务（下）则是 TE 与 A 两根条杆一起抬高，TEO、FHH 基本正常。同一组损毁在两个任务上的成绩模式互不相同，正是这一节支撑"识别归 TE、联结归杏仁核、且联结在识别下游"的双重分离论证（结果 1、3；讨论的核心依据）。

Figure 4

讨论

作者的解读是把四组损毁放进模型逐一核对。TE 切除损害两种任务，符合"TE 负责识别、其对联结的参与只是间接的（联结依赖识别）"的定位；TEO 无损并不推翻序列，因为 TE 除接受 TEO 输入外还有绕过 TEO 的前纹状体直接投射，足以支撑多维差异大的物体辨别——TEO 只在二维图形、细微色梯这类刺激上不可替代；FHH 的轻度缺陷是意料之外的，空间线索冗余不足以解释，作者承认若新数据成立，视觉学习模型可能要为海马加一个未定角色，但无论如何其贡献远小于 TE 与杏仁核。杏仁核一侧是全文的重心：旧任务（反转学习、重复刺激延迟匹配）都让同一刺激在不同试次要求相反反应，杏仁核缺陷因此可能只是"矛盾联结"习得的困难；而本任务消除了矛盾联结，首次出现时写为“杏仁核复合体及杏仁周围原皮层损毁（A组；原文后文简称杏仁核损毁）”，并避免声称效应已被特异定位到杏仁核内部。仍造成与 TE 等量且在扩展列表中重现的缺陷，说明这是一种根基性的视觉学习功能本身就依赖杏仁核。作者进一步把猴子首次出现时写为“杏仁核复合体及杏仁周围原皮层损毁（A组；原文后文简称杏仁核损毁）”，并避免声称效应已被特异定位到杏仁核内部。综合征——恐惧下降、精神盲（psychic blindness）、口部探索与性活动增加——统一解释为"刺激的感觉属性与其情绪属性解离"的不同表现，并指出神经元水平机制是未来问题。局限方面，每组仅 3 只动物、杏仁核组内部变异不小（一只动过 1610 试次），扩展列表分析也因数据采集失误排除了 FHH，这些在文中都未被系统讨论但读者应注意。

一句话总结

这篇论文的价值不在"发现杏仁核参与视觉学习"本身，而在于它用同一组损毁在两个任务上的方向相反的差异，把"看不清"和"不知道值不值得要"在手术台上拆开了：TE 掉线是识别断了源头，杏仁核掉线是联结断了去向。我认为即使以今天的眼光看，每组 3 只的样本和"联结负荷随列表加长"的脆弱性分析都略显朴素，但这个"识别在前、赋值在后"的顺序框架，实际上就是后来腹流-边缘通路乃至识别记忆研究叙事的雏形。

审校与证据追溯 (Verification & Evidence)

图表审计结果

关键事实与局限性声明