科研人员揭示风险决策中与概率信息加工相关的脑电反应

科研人员揭示风险决策中与概率信息加工相关的脑电反应
2016/1/25 中科院之声

     我们生活在一个不确定的世界里，几乎每天都需要对不确定性做出预测。这种概率预测能够对决策的成功与否起到重要作用，是人类赖以生存的关键。一般而言，有两种表达方式可以用来表征不确定性：一种是文字概率，即用“可能”、“或许”等文字来描述，如“……肿瘤有较大可能是良性的……”；另一种是数字概率，即用“50%”、“30%”等数字来体现，如“……明日降雨的概率为80%……”。

     文字概率和数字概率两者的发展历史不同。人们最早使用的是文字概率，它伴随语言的发展而产生。而数字概率最初是由法学家所创造的，后来在17世纪，数字概率被运用到赌博游戏的数学运算中(Shafer, 1988)。已有研究证明，文字概率具有“方向性”(directionality)、“内/外归因”(internal/external attribution)、“自我-他人解释”(self-serving interpretation)以及生命性(animacy)(Du, Liu, Xu, Rao, Jiang, & Li, 2013)等4种语义特征，而这些语义特征均是数字概率所不具备的。

     然而，系列行为研究发现，文字概率和数字概率的表达又具有一定的相似性(Jaffe-Katz, Budescu, & Wallsten, 1989; Budescu, Weinberg, & Wallsten, 1988)。考虑到行为实验只能间接地检验文字概率和数字概率的加工过程是否相同，而事件相关电位(ERP)这一技术能够揭示信息加工的时间进程，因此，中国科学院心理研究所科研人员借助具有良好时间分辨率的ERP技术来探索文字概率和数字概率的加工是否具有类似的时间进程。

     根据加工水平框架(level-of-processing framework)的假设，概率加工过程可被划分成两个阶段：前期的感觉加工阶段和后期的语义加工阶段。在前期的感觉加工阶段，尽管文字概率与数字概率都表达同一概念，但它们有着不同的表达方式，所以对不同的表达方式的感觉加工过程应有所不同；在后期的语义加工阶段，尽管文字概率与数字概率有着不同的表达方式，但它们本质上都表达了不确定的程度，因此，对不确定性程度的语义加工应该是一致的。

     为了检验这一假设，该研究的实验要求25名被试在一个确定选项和一个风险选项之间进行选择。其中，他们操纵了风险选项中概率的表达方式，即用文字概率和数字概率这两种形式来表达风险选项的不确定性。此外，他们还操纵了概率水平的高低，即将概率水平分为高、中、低三个水平。实验同时记录脑电数据。

     行为结果表明，概率的表达方式会影响被试的反应时：相比于呈现文字概率，呈现数字概率时，被试的反应时更短。概率水平的高低同样会影响被试的反应时：高概率条件下的反应时显著短于低概率条件和中概率条件的反应时，而低概率和中概率的反应时之间没有显著差异。概率的表达方式和概率水平的高低不存在交互作用，这一结果暗示，对表达方式的加工和对概率水平的加工可能属于两个不同的阶段。

     ERP结果表明，在概率加工前期，事件相关电位主要受到概率表达方式的影响。即，在Oz电极点上，文字概率所诱发的N1波幅比数字概率所诱发的N1波幅更负(如图)；在Fz电极点上，数字概率所诱发的N1波幅比文字概率所诱发的N1波幅更负。这一结果表明，在概率信息呈现之后的前期(100ms左右)，主要是刺激的辨识阶段，此时大脑还未对概率的大小进行加工。而在概率加工后期，事件相关电位主要受到概率水平的影响。即，低概率条件所诱发的N2波幅比高概率条件所诱发的N2波幅更负，且不存在概率水平与概率表达方式的交互作用。并且，在Pz、POz这两个电极点上，高概率条件所诱发的P3波幅比低概率条件所诱发的P3波幅更正。进一步的分析表明，N2和P3在高、低概率条件下的波幅之差与被试在高、低概率条件下选择风险选项的比例之差显著相关。这一结果表明，在概率信息呈现的后期，大脑的确是在处理与概率水平有关的信息，反映了对概率水平的高低这一抽象概念的加工。

     该研究结果表明，在风险决策中的概率加工具有两个阶段。在前期的感知阶段，数字概率和文字概率首先被转化成共同的度量，然后，在后期的语义加工阶段，概率水平的高低才被加工。该研究为证明文字概率和数字概率具有内在的共性提供了来自神经科学的证据。

     该研究部分受国家自然科学基金(No. 31170976；31300843；31200782)、中国科学院重点部署项目(No.12 KJZD-EW-L04)、北京市优秀博士学位论文指导教师人文社科项目(20138012501)和北京自然科学基金(No. 7133250)资助。研究论文已发表在Frontiers in Human Neuroscience 期刊。

     论文信息：Li, S., Du, X.-L., Li, Q., Xuan, Y-H., Wang, Y. & Rao, L.-L. (2015). ERP correlates of verbal and numerical probabilities in risky choices: A two-stage probability processing view. Frontiers in Human Neuroscience. 9:717. doi: 10.3389/fnhum.2015.00717.

     文字概率与数字概率在N1(70-130ms)的波形差异

     来源：中国科学院心理研究所

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