大約10年前，大衛·亞當的手指被帶刺鐵絲網劃傷。傷口很淺，但出了血。作為一名科學記者和《無法停止的人：強迫症以及迷失在思想中的人生的真實故事》一書的作者（這本書講述了他自己與強迫症作鬥爭的經歷），亞當很清楚接下來會發生什麼。他的強迫症涉及對感染艾滋病毒的強迫性恐懼，併產生了一系列圍繞血液的強迫行為。
這一次，他匆忙回家拿了一些紙巾，然後返回檢查鐵絲網上是否已經有血跡。“我看了看，看到紙巾上沒有血跡，又看了看柵欄下面，看到沒有血跡，轉身要走，卻不得不一遍又一遍地重複這個動作，”他說。“你會陷入這種可怕的迴圈，在日常生活中，你用來做出判斷的所有證據都告訴你沒有血跡。如果有人問你，你會說‘沒有’。然而，當你問自己的時候，你會說‘也許有’。”
這種強迫行為，以及通常與之相關的強迫觀念，正是強迫症的定義。這種精神障礙遠非僅僅是過度的整潔，它會對一個人的生活產生毀滅性的影響。亞當的故事說明了這種疾病的一個奇怪特徵。患者通常很清楚自己的行為是不理性的，但卻無法阻止自己去做他們覺得自己不得不做的事情。
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9月28日發表在《神經元》雜誌上的一項新研究，利用簡單的遊戲中的決策數學模型，深入瞭解可能發生的情況。這項遊戲研究了我們感知世界的關鍵方面。通常，一個人對自己周圍環境知識的信心會指導他們的行為。“如果我認為要下雨，我會帶上雨傘，”主要作者瑪蒂爾德·瓦吉說。研究表明，在強迫症患者中，信念和行動之間的這種聯絡在某種程度上被打破了。因此，他們的行為與他們所知道的相沖突。這種見解表明，強迫行為是一種核心特徵，而不僅僅是強迫觀念的後果，也不是不準確信念的結果。
瓦吉及其同事的研究證明了相對較新的計算精神病學領域正在進行的研究型別。這項工作最終可能為早期發現高危人群的工具鋪平道路。該領域也可能有助於根據對精神障礙的生物學或認知機制的理解（而不僅僅是像精神科醫生目前所做的那樣觀察症狀）來改進診斷。更具機制性的分析也可能揭示，重複不適當行為的傾向（一種強迫性“特質”）在多種疾病（如強迫症、藥物濫用和飲食失調）中是共通的。這種型別的分析可能區分不同型別的強迫症，並讓精神科醫生更好地瞭解哪些人可能對特定治療反應最佳。
原則上，強迫症患者的信念和行為常常不一致，這可能有幾種解釋。可能是他們在某種程度上學習環境的能力受損，或者他們可能對學到的東西缺乏信心，儘管這些東西是準確的。受到這些問題的啟發，瓦吉及其同事決定調查強迫症患者和非強迫症患者在學習過程中信念和行為之間的關係，目的是辨別這種聯絡，以及強迫症中可能出現的問題。該團隊由劍橋大學的研究生瓦吉和法布里斯·呂克以及倫敦大學學院的神經經濟學家和資深作者貝內德託·德·馬蒂諾領導，他們使用了一項已建立的任務來研究信念和行為在學習過程中如何隨時間演變。他們招募了24名強迫症志願者和25名非強迫症患者，讓他們玩一個影片遊戲，在遊戲中，他們必須在一個圓圈周圍移動一個目標（“桶”）來捕捉從圓圈中心發出的彩色圓點（“硬幣”）。參與者必須將桶移動到他們認為最有可能捕捉到下一個硬幣的位置，並以百分比的形式給出他們對自己所做選擇的信心評級。大多數時候，硬幣的平均目的地或多或少是相同的，只有輕微的變化，但每次都有八分之一的機會，這個位置會發生劇烈變化。
各組在捕捉到的硬幣數量上沒有差異，但與健康志願者相比，強迫症患者更傾向於將桶移動到最後一個硬幣落地的確切位置。健康參與者的行為與學習的數學模型的預測密切相關，而強迫症患者的行為則與這些預測存在顯著偏差。相反，強迫症組對神經科學家所稱的“預測誤差”反應過度，在這種情況下，預測誤差是指他們放置的桶的中心位置與硬幣實際接觸圓圈的位置之間的差異。除非硬幣的平均方向發生重大變化，否則健康志願者不太關注這些誤差。相反，對照組對之前試驗中硬幣的平均方向進行了心理計算。因此，他們傾向於較少移動桶。
但至關重要的是，信心評級（在發生變化後急劇下降，然後隨著新平均方向的證據積累而上升）在兩組之間沒有區別，這表明患者對正在發生的事情的感知與健康志願者一樣準確。但他們實際的桶放置位置表明，他們並沒有利用這些知識來指導自己的行為。“這項研究表明，[在強迫症中]行動在某種意義上與思想脫節，”瓦吉說。“這與臨床表現非常相關，當[患者]說：‘我知道我不太可能因為觸控門把手而被汙染，但即便如此，我還是會洗手。’”
該團隊還發現，信心和行動脫鉤的程度在症狀更嚴重的個體中往往更大。“新的、令人興奮的發現是，在強迫症中發現行動和信念之間的分離，這似乎是該疾病的關鍵，”德·馬蒂諾說。“我們發現這種分離程度與症狀嚴重程度之間存在明顯的關聯。”這些結果表明，強迫行為是強迫症的核心特徵，而不僅僅是對特定強迫觀念的反應（例如，為了緩解對汙染的焦慮而洗手）。普林斯頓大學的計算神經科學家納撒尼爾·道（未參與這項研究）說：“正統的說法是，這一切都根植於強迫觀念；這些觀念會引發焦慮，人們採取強迫行為來緩解焦慮。這項研究支援另一種觀點，即強迫本身是一種核心缺陷，而不是繼發於強迫觀念。”
德·馬蒂諾對一般的決策機制，特別是信心和行動之間的關係感興趣。這些通常緊密聯絡在一起，很難研究它們的關係。但該團隊發現，強迫症可能提供一種自然的方式來解開它們。一種標準的觀點是，信心是透過監測我們的行動來計算的；想想你在不確定的情況下需要多長時間才能採取行動。“這大致是監控自己的行為以建立信心估計的想法，但這並不是大腦可以使用的唯一架構，”德·馬蒂諾說。如果信心是透過監控行為來估計的，那麼就不可能將信心與行動分開。但也有可能信心是獨立地（或“離線”）計算的，然後既可以用於指導行動，也可以用於報告信心水平——這是一種被稱為“並行”架構的處理形式。德·馬蒂諾說，第二種選擇“正是我們的資料所暗示的”。“這就是這項工作超越特定臨床興趣的普遍吸引力；這些患者可以幫助我們區分不同的認知架構。”
結果表明，大腦獨立於行動計算信心，但健康的功能取決於將它們緊密地聯絡在一起。道說，這些結果也與“雙系統”行為控制觀相符，該觀點區分了顯性的、有意識的推理和更隱性的、自動的行為。“精神病學中與強迫症相關的許多問題都與這兩種過程之間的脫節或失衡有關。”
一個主要的警告是，這項研究是對已經患病的人的某個時間點的快照，因此無法解決因果關係問題。道說：“我們不知道這種損傷是疾病造成的，還是疾病引起的。”要弄清楚這種普遍的損傷如何與患者特定的強迫觀念和強迫行為相關聯，需要對強迫症患者進行長期研究，以觀察該疾病的不同方面如何隨時間演變。但如果行動與信念的脫鉤是強迫症的根源，那麼它代表了一種常見的疾病機制，有可能將具有截然不同的可觀察症狀的廣泛患者群體聯絡起來。德·馬蒂諾說：“希望透過理解一般的機制，而不是關注特定的症狀，我們可以指導新的療法。”瓦吉說，當前發現的一個含義是，如果強迫行為是該疾病的核心，那麼直接旨在改變行為的治療方法（如認知行為療法）可能比更針對強迫性、反芻式思維的治療方法更有效。
該團隊接下來計劃調查這種損傷背後的機制位於大腦的哪個部位。研究人員已經知道，額葉皮層（負責協調計劃和解決問題等高階功能）的各個部分與更深層區域（包括稱為腹側紋狀體的區域）之間的連線在強迫症中是異常的。此外，預測誤差（似乎決定了患者的異常行為）主要在腹側紋狀體中處理。這些發現表明，額葉和紋狀體區域之間的迴路可能是這種功能障礙的關鍵所在。對正在進行此類任務的強迫症患者進行腦成像應該有助於鞏固這一假設。瓦吉說：“精神疾病是腦部疾病。仍然存在很多汙名，因為我們認為精神病患者是瘋子，是無中生有，而我們不敢說癌症患者是在編造病情，”她補充道。“將這些型別的行為與大腦機制聯絡起來應該會有所幫助。”
瓦吉說，這項研究說明了計算精神病學的潛力。“這是一個如何整合計算和臨床方面的例子，這是一種非常有效的方法，”她補充道。“如果沒有計算建模，我們將無法準確地確定這種行為與什麼相關——我們能夠理解模型的哪個組成部分解釋了這種行為。”