DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2026.121874
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41881174
تاريخ النشر: 2026-03-24
المؤلف: Yulong Huang وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات علم النفس العصبي والسلوكي
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تأثير الإشارات البافلوفية على الأفعال الأدائية ضمن إطار نموذج النقل من البافلوفية إلى الأدائية (PIT). تميز بين PIT المحدد، حيث تعزز الإشارات الأفعال المرتبطة بنفس النتيجة، وPIT العام، حيث تزيد الإشارات بشكل عام من حيوية الاستجابة. باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي مع 31 مشاركًا، تفحص الدراسة النشاط العصبي خلال مرحلتين من التعلم البافلوفي، كاشفة أن إشارات PIT العامة تنشط مناطق الدماغ البصرية والارتباطية في وقت مبكر من التعلم، بينما تشارك إشارات PIT المحددة المناطق المرتبطة بالحركة بعد التعلم الأدائي. وهذا يشير إلى أن الإشارات البافلوفية تشغل ديناميكيًا الأنظمة الحركية والحسية الحركية، مما يسهل استرجاع تمثيلات الأفعال المتعلمة حتى بدون حركة ظاهرة.
تشير النتائج إلى أن الإشارات البافلوفية لا تحفز فقط الإثارة الدافعية العامة ولكن أيضًا تنشط تمثيلات الحركة المتعلمة بشكل غير مباشر، مما يبرز تعديلًا يعتمد على التعلم للدورات القشرية القاعدية أثناء معالجة الإشارات السلبية. تشير التفعيل الجانبي الملحوظ بعد التعلم الأدائي إلى أن الإشارات تصل إلى الدوائر الحركية من خلال التكامل الوسيط للنتائج عبر مراحل التعلم. تقوم هذه الدراسة بتنقيح النماذج النظرية الحالية لـ PIT من خلال إظهار أن الإشارات الدافعية تؤثر على السلوك الموجه نحو الهدف ليس فقط من خلال تنشيط الاستجابات، ولكن من خلال تحيز أنظمة اختيار الأفعال من خلال الروابط المتعلمة بين النتائج والأفعال. بشكل عام، تعزز الدراسة فهمنا للآليات العصبية التي تدعم كل من السلوكيات المدفوعة بالإشارات التكيفية وغير التكيفية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث دور الإشارات البيئية في توجيه السلوك الموجه نحو الهدف، مع تسليط الضوء على مفهوم التحيز البافلوفي. يحدث هذا التحيز عندما تكتسب المحفزات المشروطة (CS) أهمية دافعية من خلال الروابط مع المكافآت أو النتائج السلبية، مما يؤثر على الأفعال الأدائية. يمكن أن يكون التفاعل بين النظام البافلوفي، الذي يشفر الروابط بين المحفزات والنتائج، والنظام الأدائي، المسؤول عن تعلم الأفعال والنتائج، تكيفيًا ولكنه قد يؤدي أيضًا إلى سلوكيات غير تكيفية، خاصة في سياقات مثل الإدمان. فهم كيفية تأثير الإشارات البافلوفية على الأفعال الأدائية أمر بالغ الأهمية لتوضيح الآليات العصبية وراء كل من السلوكيات المدفوعة بالإشارات التكيفية وغير التكيفية.
تقدم الورقة مهمة النقل من البافلوفية إلى الأدائية (PIT) كطريقة رئيسية للتحقيق في هذه الآليات، مشيرة إلى تكيفها من الدراسات الحيوانية إلى الدراسات البشرية. تم تحديد شكلين من PIT: PIT المحدد، الذي يعزز الأفعال المرتبطة بنفس النتيجة، وPIT العام، الذي ينشط الاستجابة من خلال الإشارات التنبؤية بالمكافأة. بينما ركزت الدراسات السابقة بشكل أساسي على المناطق تحت القشرية خلال مرحلة النقل، يهدف المؤلفون إلى استكشاف مشاركة الأنظمة الحركية والقشرية الحسية الحركية خلال مرحلة التعلم البافلوفي. يفترضون أن تمثيلات الحركة قد يتم استدعاؤها بواسطة الإشارات البافلوفية حتى في غياب الأفعال الظاهرة، مما يشير إلى أن القيمة الدافعية يمكن أن تندمج داخل النظام الحركي أثناء التعلم. تستخدم الدراسة نموذج PIT من أربع مراحل للتحقيق في هذه الفرضيات، مع التركيز على كيفية تطور التنشيط الحركي عبر التعلم ويختلف بين إشارات PIT المحددة والعامة.
الطرق
في هذه الدراسة، تضمنت الإجراءات التجريبية تقديم ثلاثة وجبات خفيفة مختارة للمشاركين في بداية الجلسة لتعزيز الدافعية. إذا أظهر أحد المشاركين تفضيلًا قويًا لوجبة خفيفة واحدة، تم استبدالها ببديل مماثل. تم إبلاغ المشاركين بأن التجربة ستجرى داخل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي، وأن مكافآتهم الغذائية ستكون متناسبة مع عدد صور الوجبات الخفيفة التي واجهوها خلال المهام.
تضمنت الجلسة ثلاث مهام رئيسية: (i) موضع وظيفي Go/No-Go، (ii) مهمة تقييم المكافأة، و(iii) مهمة النقل من البافلوفية إلى الأدائية (PIT) من أربع مراحل، كما هو موضح في الشكل 1a. تم تصميم هذه المهام لتقييم جوانب مختلفة من اتخاذ القرار ومعالجة المكافآت في سياق تفضيلات الوجبات الخفيفة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث نتائج عبر ثلاثة مجالات رئيسية: النتائج السلوكية، نتائج النشاط العصبي على مستوى الدماغ، ونتائج نهج منطقة الاهتمام (ROI).
في النتائج السلوكية، تفيد الدراسة بتأثيرات كبيرة تشير إلى كيفية استجابة المشاركين تحت ظروف تجريبية مختلفة، مع تسليط الضوء على أنماط في مقاييس أدائهم. تكشف نتائج النشاط العصبي على مستوى الدماغ عن أنماط تنشيط عبر الدماغ، مما يشير إلى ارتباطات عصبية محددة مرتبطة بالسلوكيات الملحوظة. تدعم هذه النتائج بيانات التصوير العصبي التي توضح المناطق المشاركة خلال المهام.
بالإضافة إلى ذلك، توفر نتائج نهج ROI تحليلًا مركّزًا لمناطق معينة في الدماغ، مما يوضح كيف يرتبط النشاط العصبي المحلي بنتائج سلوكية. يبرز هذا التحليل متعدد الأبعاد التفاعل بين الاستجابات السلوكية والآليات العصبية، مما يقدم رؤى حول العمليات المعرفية التي تكمن وراء الظواهر الملحوظة.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم تجنيد 38 مشاركًا من اليد اليمنى من جامعة جنوب الصين الطبيعية للتحقيق في تأثيرات الإشارات البافلوفية على الأفعال الأدائية. بعد معالجة البيانات، أكمل 31 مشاركًا (متوسط العمر = 20.36 عامًا، 15 أنثى) التجربة، ملتزمين بمعايير إدراج صارمة تتعلق بالصحة والعادات الغذائية. قام المشاركون بتقييم تفضيلاتهم لـ 18 عنصرًا من الوجبات الخفيفة، تم اختيار ثلاثة منها ذات شعبية عالية لاستخدامها كمكافآت في المهام اللاحقة. استخدمت الدراسة مهمة موضع وظيفي Go/No-Go لتقييم الأنظمة العصبية المعنية في التحضير الحركي، تلتها مهمة النقل من البافلوفية إلى الأدائية (PIT) المصممة لتقييم تأثير الإشارات البافلوفية على السلوك الأدائي.
تكونت مهمة PIT من أربع مراحل: مرحلتين بافلوفيتين حيث تعلم المشاركون الروابط بين الإشارات والنتائج، ومرحلة تعلم أدائي حيث يمكنهم الضغط على الأزرار للفوز بالوجبات الخفيفة، ومرحلة نقل تقيم تأثير الإشارات على الأفعال دون نتائج مرئية. أشارت التحليلات السلوكية إلى أن المشاركين تعلموا بنجاح الشروط، محققين دقة عالية في تحديد الروابط بين الإشارات والنتائج. ومن الجدير بالذكر أن النتائج كشفت عن تحيزات كبيرة في اختيار الاستجابة تأثرت بالإشارات، مع تفضيل ملحوظ للاستجابات باليد اليسرى المرتبطة بإحدى الإشارات (CS1). وهذا يشير إلى أن الإشارات البافلوفية يمكن أن تعدل بفعالية الأفعال الأدائية، مما يبرز التفاعل بين الروابط المتعلمة وعمليات اتخاذ القرار في سياقات المكافأة.
القيود
تسلط نتائج هذه الدراسة الضوء على تأثير التعلم الدافعي على النشاط العصبي عبر أنظمة مختلفة، مما يظهر أن الإشارات البافلوفية يمكن أن تنشط الأنظمة الحركية حتى بدون أفعال ظاهرة. من المحتمل أن يكون هذا التنشيط ناتجًا عن مزيج من التركيز الانتباهي على الإشارات ذات الصلة، والاستعداد الحركي العام، واسترجاع الأفعال المتعلمة. ومع ذلك، فإن تصميم الدراسة لا يسمح بفصل كامل لهذه العمليات، والتفعيل الحركي الجانبي الملحوظ يتحدى تفسيرًا يعتمد فقط على الانتباه غير المحدد أو الإثارة. ومن الجدير بالذكر أن يمين اليد للمشاركين قد أدخل تحيزات داخلية تؤثر على التباينات النصفية، مما يشير إلى أن الأبحاث المستقبلية يجب أن تشمل عينات متنوعة من حيث اليدين من أجل الوضوح.
تم الاعتراف بعدة قيود في الدراسة. قد يحد حجم العينة المتواضع (N = 31) من تعميم النتائج، وعلى الرغم من أن تحليلات الحساسية تشير إلى قوة كافية لاكتشاف تأثيرات معينة، فإن الاعتماد على أحجام التأثير الملحوظة قد يبالغ في تقدير الحساسية الحقيقية. بالإضافة إلى ذلك، كانت بعض النتائج على مستوى الدماغ الكلي ذات دلالة فقط عند عتبات غير مصححة، وقد تكون الطرق المستخدمة لتعريف المناطق الوظيفية ذات الاهتمام (fROIs) قد compromised الخصوصية الوظيفية. قد يؤدي غياب تقييمات الجوع كمتغيرات مشتركة أيضًا إلى إدخال تباين في النتائج، ويحد نقص القياسات العصبية خلال مرحلة النقل من المقارنات المباشرة بين التعلم وتنفيذ الأفعال. أخيرًا، لا يمكن للدراسة فصل استرجاع تمثيلات الأفعال المحددة عن الحالات التحضيرية العامة بشكل قاطع، مما يشير إلى الحاجة إلى تصاميم تجريبية تعزل هذه العوامل بشكل أفضل.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2026.121874
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41881174
Publication Date: 2026-03-24
Author(s): Yulong Huang et al.
Primary Topic: Neural and Behavioral Psychology Studies
Overview
The research investigates the influence of Pavlovian cues on instrumental actions within the framework of the Pavlovian-to-Instrumental Transfer (PIT) paradigm. It distinguishes between specific PIT, where cues enhance actions linked to the same outcome, and general PIT, where cues broadly increase response vigor. Utilizing fMRI with 31 participants, the study examines neural activity during two phases of Pavlovian learning, revealing that general PIT cues activate visual and associative brain regions early in learning, while specific PIT cues engage motor-related areas after instrumental learning. This suggests that Pavlovian cues dynamically engage motor and sensorimotor systems, facilitating the retrieval of learned action representations even without overt movement.
The findings indicate that Pavlovian cues not only induce general motivational arousal but also activate indirectly learned motor representations, highlighting a learning-dependent modulation of corticostriatal circuits during passive cue processing. The observed lateralized activation post-instrumental learning suggests that cues access motor circuits through outcome-mediated integration across learning phases. This research refines existing theoretical models of PIT by demonstrating that motivational cues influence goal-directed behavior not just by energizing responses, but by biasing action-selection systems through learned associations between outcomes and actions. Overall, the study enhances our understanding of the neural mechanisms that underpin both adaptive and maladaptive cue-driven behaviors.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the role of environmental cues in guiding goal-directed behavior, highlighting the concept of Pavlovian bias. This bias occurs when conditioned stimuli (CS) acquire motivational significance through associations with rewards or aversive outcomes, influencing instrumental actions. The interaction between the Pavlovian system, which encodes stimulus-outcome associations, and the instrumental system, responsible for action-outcome learning, can be adaptive but may also lead to maladaptive behaviors, particularly in contexts such as addiction. Understanding how Pavlovian cues affect instrumental actions is crucial for elucidating the neural mechanisms behind both adaptive and maladaptive cue-guided behaviors.
The paper introduces the Pavlovian-to-Instrumental Transfer (PIT) task as a key method for investigating these mechanisms, noting its adaptation from animal to human studies. Two forms of PIT are identified: specific PIT, which enhances actions associated with the same outcome, and general PIT, which invigorates responding through reward-predictive cues. While previous studies have primarily focused on subcortical regions during the transfer phase, the authors aim to explore the involvement of cortical motor and sensorimotor systems during the Pavlovian learning phase. They hypothesize that motor representations may be recruited by Pavlovian cues even in the absence of overt actions, suggesting that motivational value could be integrated within the motor system during learning. The study employs a four-phase PIT paradigm to investigate these hypotheses, with a focus on how motor activation evolves across learning and differs between specific and general PIT cues.
Methods
In this study, the experimental procedure involved presenting three selected snacks to participants at the beginning of the session to enhance motivation. If a participant demonstrated a strong preference for one snack, it was substituted with a comparable alternative. Participants were informed that the experiment would be conducted within an MRI scanner, and their food rewards would be proportional to the number of snack images they encountered during the tasks.
The session comprised three primary tasks: (i) a Go/No-Go functional localizer, (ii) a reward rating task, and (iii) a four-phase Pavlovian-to-Instrumental Transfer (PIT) task, as illustrated in Figure 1a. These tasks were designed to assess various aspects of decision-making and reward processing in the context of snack preferences.
Results
The “Results” section of the research paper presents findings across three key areas: behavioral results, whole-brain neural results, and region of interest (ROI) approach results.
In the behavioral results, the study reports significant effects that indicate how participants responded under various experimental conditions, highlighting patterns in their performance metrics. The whole-brain neural results reveal activation patterns across the brain, suggesting specific neural correlates associated with the observed behaviors. These findings are supported by neuroimaging data that illustrate the regions engaged during the tasks.
Additionally, the ROI approach results provide a focused analysis of particular brain regions, demonstrating how localized neural activity correlates with behavioral outcomes. This multi-faceted analysis underscores the interplay between behavioral responses and neural mechanisms, offering insights into the cognitive processes underlying the observed phenomena.
Discussion
In this study, 38 right-handed participants from South China Normal University were recruited to investigate the effects of Pavlovian cues on instrumental actions. Following data preprocessing, 31 participants (mean age = 20.36 years, 15 female) completed the experiment, adhering to strict inclusion criteria regarding health and dietary habits. Participants rated their preferences for 18 snack items, from which three highly liked snacks were selected for use as rewards in subsequent tasks. The study employed a Go/No-Go functional localizer task to assess neural systems involved in motor preparation, followed by a Pavlovian-to-instrumental transfer (PIT) task designed to evaluate the influence of Pavlovian cues on instrumental behavior.
The PIT task consisted of four phases: two Pavlovian phases where participants learned cue-outcome associations, an instrumental learning phase where they could press buttons to win snacks, and a transfer phase assessing the impact of cues on actions without visible outcomes. Behavioral analyses indicated that participants successfully learned the contingencies, achieving high accuracy in identifying cue-outcome associations. Notably, the results revealed significant biases in response selection influenced by the cues, with a marked preference for left-hand responses associated with one of the cues (CS1). This suggests that Pavlovian cues can effectively modulate instrumental actions, highlighting the interaction between learned associations and decision-making processes in reward contexts.
Limitations
The findings of this research highlight the influence of motivational learning on neural activity across various systems, demonstrating that Pavlovian cues can activate motor systems even without overt actions. This activation likely results from a combination of attentional focus on relevant cues, generalized motor readiness, and the retrieval of learned actions. However, the study’s design does not allow for a complete disentanglement of these processes, and the observed lateralized motor activation challenges a purely nonspecific attentional or arousal-based explanation. Notably, the sample’s right-handedness may have introduced intrinsic biases affecting hemispheric asymmetries, suggesting that future research should include diverse handedness samples for clarity.
Several limitations are acknowledged in the study. The modest sample size (N = 31) may restrict the generalizability of the findings, and while sensitivity analyses indicate sufficient power to detect certain effects, the reliance on observed effect sizes could overestimate true sensitivity. Additionally, some whole-brain findings were only significant at uncorrected thresholds, and the methods used for defining functional regions of interest (fROIs) may have compromised functional specificity. The absence of hunger ratings as covariates could also introduce variability in the results, and the lack of neural measurements during the transfer phase limits direct comparisons between learning and action execution. Finally, the study cannot definitively separate the retrieval of action-specific representations from general preparatory states, indicating a need for experimental designs that better isolate these factors.