2018年12月28日

人客你是要買還是不買? 作決定時腦袋有點忙啊!

吳仕煒/陽明大學神經科學研究所。

從要不要花20分鐘等奶油口味的車輪餅、在超級市場要買什麼零嘴、站在茶店前想要買什麼飲料、要看什麼電影、買什麼車,到選擇未來的職業、戀愛或結婚的對象等,這是你我日常生活都會碰到的選擇。這類決策的共同特性在於不同選項間沒有客觀的好或壞、對或錯。也因此,這類決策的基礎往往出自個人的喜好和主觀價值,在決策研究中稱為以偏好或價值為本的決策 (preference or value-based decision making),這也是當今神經科學研究決策的重點。

對許多從事心理學、經濟學和神經科學研究的人來說,研究決策的目的在於如何從複雜且充滿個別差異的行為現象中,找到具有系統性描述並預測選擇行為的理論基礎。換句話說,有些人願意花20分鐘的等待,只為吃到奶油口味的車輪餅;而有些人偏好不用等,馬上就可以吃到的芝麻車輪餅。但從經濟學和心理學乃至神經科學的角度,需要的是一個能解釋並預測個體選擇行為的理論架構。而從神經科學的觀點,則更想知道決策背後的大腦神經機轉、個別差異和選擇行為、決策理論及大腦活動的三方連結。

決策研究的緣起
神經科學對於人類決策的研究,開始於1990年代末,相較於實驗心理學和新古典經濟學大約晚了40年的光景,但也因此得以承接和結合經濟學和心理學對決策研究在理論、實驗和方法累積的雄厚資產,形成一個著實跨3個領域的學門。經過近10年的迅速發展,神經經濟學研究已建立清楚的理論架構,其核心在於主觀價值的計算 (subjective-value computation)。當大腦面臨一個選擇,比如在珍珠奶茶和冬瓜檸檬之間做選擇時,會先計算2選項個別的主觀價值,然後再比較後形成決定(圖一左)。

主觀價值反映個體對於選項整體的價值評估,是一個可量化的變數,在神經系統的單位是每秒之動作電位數〔註一〕。大腦負責計算主觀價值的神經系統,其神經元活性應反映不同選項的主觀價值。經過近10年跨物種(人類、非人靈長類、囓齒類動物)和跨尺度(功能性磁振造影、單一到多細胞神經電生理紀錄)的研究發現,大腦負責計算主觀價值的系統包含中腦多巴胺神經元(midbrain dopaminergic neurons)及其所投射的紋狀體(striatum)之中的2個核區──基底核(caudate nucleus)和依核(nucleus accumbens, NAC),另外還有內側前額葉皮質(medial prefrontal cortex, MPFC)和眼窩額葉皮質(orbitofrontal cortex, OFC),如圖一右。而在人類功能性磁振造影實驗中,又以MPFC和NAC兩腦區累積的證據最為充分。 

圖一:大腦的價值評估系統。(左)面臨選擇時的主觀價值計算;(右)執行計算的大腦系統包含在中腦腹側背蓋區(ventral tegmental area, VTA)和黑質緻密部(substantia nigra pars compacta, SNc)的多巴胺神經元細胞、紋狀體的基底核和依核、前額葉的眼窩額葉皮質和內側前額葉皮質,腦區的連結方向以箭頭表示。雙向箭頭表示雙向連結,比如說依核神經元細胞活動會影響眼窩額葉皮質神經活動,眼窩額葉皮質神經活動也會影響依核神經活動。(Kable & Glimcher, 2009)
雖然只有短短的10年,神經科學家的衝刺讓人們對大腦如何做選擇已有一個基本的勾勒和了解。但如此快速的發展其實有很大一部分需歸功於經濟學和心理學深厚豐富的發展。怎麼說呢?

從行為出發:主觀價值的量測
大腦變幻莫測,若要說某腦區的神經元細胞活動反映主觀價值,則必須先從受試者的行為表現中估算出選項的主觀價值,再以此找尋大腦內反映主觀價值神經活動的腦區。但如何才能有效量測主觀價值?試找一群人來做實驗,可以呈現不同的選項,並請受試者評估這些選項的喜好程度。不過這種根據口述的答案(verbal report)往往令人擔心,因為受試者沒有任何理由答覆他內在的真實偏好。有些受試者可能很認真作答,但有些則可能完全不照個人喜好而採取其他策略。問題是,受試者們的策略為何根本無從知曉。

所以,科學家應想出好的理由讓受試者在實驗中呈現心中真實的偏好。1964年,由美國加州大學(University of California)的貝克爾(Gordon M. Becker)、馬歇查克(Jacob Marschak)和德格魯特(Morris H. DeGroot)3個經濟學家在「利」字頭上想到1個理由:他們設計1個競標實驗,對受試者最有利的事就是說出內心的主觀價值。後來的研究者為紀念3人貢獻,將之稱為BDM競標作業。在此實驗中,受試者被告知擁有彩券(lottery),比如一張有30%機會贏得1000元獎金,70%機會贏得0元的彩券,以(30%, $1000;70%, $0)表示,而受試者有1次機會可將彩券賣出或留下。如果賣出,將得到一筆獎金,即賣家的出價。如果留下,則將會有機會實際玩該彩券(獎金會是1000或0元)。「玩(play)」彩券在科學上的術語是「實現(realize)」彩券。實驗的關鍵在如何決定交易是否成功:賣家(受試者)需說出心中的底價,以這張彩券而言,賣家可從0元出價到1000元(整數),而買家(實驗者)則是從0~1000元中隨機抽出1個整數作為買家的出價。如果買家出價大於或等於賣家出價,則交易成功,賣家以買家的出價售出彩券。反之,交易若失敗則賣方留下該彩券。

試想針對這張彩券你願意出的底價為何?如果這張彩券不值錢,想把它賣掉,則出價愈低賣掉的機率愈大,但賣到不喜歡的價格機率也變大。比如,受試者心中理想的底價是250元但卻出價10元,而買家出價是15元,便把1張有30%機率可贏得1000元的彩券以15元賣出。它原本能以更接近受試者的理想價格賣出的!又比方,受試者刻意哄抬價格,明明心裡想著250元就願意賣出卻出價500元。這時,如果買家出價400元,交易不成。此時心裡應會覺得可惜,因為其實250元受試者就願意出售。簡而言之,BDM競標作業巧妙之處,在於設計競標規則,讓最符合受試者自身利益(self interest)的策略就是誠實告知心中的理想價格。也因此,BDM競標作業成為實驗經濟學、心理學乃至神經科學研究個體決策時的重要典範。 ......【更多內容請閱讀科學月刊第589期】

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