Onvolwassenes in beloningverwerking en die invloed daarvan op inhibitiewe beheer in adolessensie (2010)

Cereb Cortex. 2010 Jul; 20 (7): 1613-29. doi: 10.1093 / cercor / bhp225. Epub 2009 Okt 29.

Geier CF, Terwilliger R, Teslovich T, Velanova K, Luna B.

inligting oor die outeur

  • Laboratorium vir Neurokognitiewe Ontwikkeling, Departement Psigiatrie en Sielkunde, Sentrum vir die Neurale Basis van Kognisie, Universiteit van Pittsburgh, Pittsburgh, PA 15213, VSA. [e-pos beskerm]

Abstract

Die aard van onvolwasse beloningverwerking en die invloed van belonings op basiese elemente van kognitiewe beheer tydens adolessensie word tans nie goed verstaan ​​nie. Hier, tydens funksionele magnetiese resonansie-beeldvorming, het gesonde adolessente en volwassenes 'n aangepaste antisakade-taak uitgevoer waarin die verhoor-by-verhoor beloning gebeurlikhede gemanipuleer is. Die gebruik van 'n nuwe vinnige gebeurtenisverwante ontwerp het ontwikkelingsverskille in breinfunksie moontlik gemaak wat onderliggend was aan tydelike afsonderlike stadiums van beloningsverwerking en reaksie-inhibisie wat geassesseer moet word. Beloningstoetse in vergelyking met neutrale proewe het gelei tot vinniger korrekte inhibitiewe reaksies oor die ouderdomme en in minder inhibitiewe foute in adolessente. Tydens beloningstoetse is die bloedstowwe-afhanklike sein in die ventrale striatum in adolessente tydens die evaluering van die cue verminder, dan ooraktief tydens reaksievoorbereiding. Dit dui op beperkinge tydens adolessensie in beloningassessering en verhoogde reaktiwiteit in afwagting van beloning in vergelyking met volwassenes. Belangrik is, is verhoogde aktiwiteit in die frontale korteks langs die precentrale sulcus ook waargeneem in adolessente tydens beloningsverhoging reaksie voorbereiding, wat daarop dui dat beloning modulasie van oculomotoriese beheer streke ondersteun korrekte inhibitiewe reaksie. Gesamentlik kenmerk hierdie werk spesifieke onvolwassenes in adolessente breinstelsels wat beloningverwerking ondersteun en beskryf die invloed van beloning op remmende beheer. Samevattend dui ons bevindings op meganismes wat onderliggend is aan die kwesbaarheid van adolessente vir swak besluitneming en risiko's.

sleutelwoorde: adolessensie, antisakade, fMRI, reaksie reaksie, beloning

Inleiding

Negatiewe uitkomste wat met riskante of roekelose gedrag geassosieer word, is 'n belangrike bydraer tot skerp stygings (~200%) in die morbiditeits- en sterftesyfers wat tydens adolessensie waargeneem word (Arnett 1992; Spies 2000; Dahl 2004). Risikoberekening kan gedefinieer word as innemende, dikwels impulsief, in gedrag wat hoog is in subjektiewe wenslikheid of opwinding, maar wat die individu blootstel aan potensiële besering of verlies (bv. Bestuur baie vinnig en betrokke by onbeskermde seks) (Irwin 1990). Adolessente se geneigdheid om betrokke te raak in risikobepaling bied dwingende gedragsgetuienis vir onvolwassenes in besluitnemingsvermoëns. Ons begrip van die neurale basis van risiko neem egter steeds beperk. Alhoewel meervoudige funksionele kringe verwag word om by te dra tot gedragsrisiko-neem, is 2 waarskynlike primêre stelsels beloningverwerking en inhibitiewe beheer (Steinberg 2004). Onvolwasse opsporing en beoordeling van belonings tesame met beperkinge in endogene impulsbeheer kan lei tot swak besluitneming wat dan die verhoog kan stel vir die neem van risiko's. Ten einde die neurale basis van risiko-optrede in te lig, vergelyk ons ​​beloningverwerking en die effek daarvan op inhibitiewe beheer by adolessente in vergelyking met volwassenes.

'N Uitgebreide literatuur het die neurale stroombaan ondersteunende beloningverwerking in volwasse volwassenes afgelei (Schultz 2000; Breiter et al. 2001; O'Doherty et al. 2001; Roesch en Olson 2004; Hikosaka et al. 2006). In die besonder is die orbitofrontale korteks (OFC), dorsale en ventrale striatum (VS) en mediale prefrontale korteks (PFC) geïdentifiseer as sleutelkomponente (Schultz 2000; McClure et al. 2004). Dit is belangrik dat die temporale resolusie van enkel-eenheid- en gebeurtenisverwante funksionele magnetiese resonansiebeeldvorming (fMRI) studies getoon het dat loonverwerking nie 'n monolitiese funksie is nie, maar eerder 'n dinamiese reeks van verwante berekenings. Onderskeidse seine wat voor ("anticiperende" seine) voorgekom het en na beloning aflewering ("verbruiks" seine) is geïdentifiseer (Schultz 2000; Hare et al. 2008). Voorkomende seine word geassosieer met die aanvanklike opsporing en bepaling van die waarde van beloningsvoorspellingswyses, sowel as met die bepaling van die verwagte waarde van 'n toekomstige beloning (Knutson et al. 2001; O'Doherty et al. 2002). Verbruiksmatige seine sluit in dié wat verband hou met die grootte van die ontvangde beloning (Delgado et al. 2000, 2003; Rolls 2000; O'Doherty et al. 2001) en of die ontvang beloning ooreenstem met voorspellings ("voorspellings-fout" seine) (of nie)Schultz 2000; Schultz et al. 2000).

Vergelykend bly ons begrip van die ontwikkeling van beloningverwerking deur adolessensie redelik beperk. Anatomiese studies dui aan dat primêre beloningstreke volgehoue ​​onvolwassenes deur adolessensie toon, insluitende voortdurende verdunning van grys materie in basale ganglia en OFC (Giedd et al. 1996; Sowell et al. 1999; Gogtay et al. 2004; Toga et al. 2006), wat gedeeltelik moontlik is as gevolg van die verlies van swak of ongebruikte sinapse via sinaptiese snoei (Gogtay et al. 2004). Gedurende adolessensie kan 'n verhoogde aantal onbepaalde sinapse lei tot beperkings in die identifisering van beloningstoetse en waardeverteenwoordigings relatief tot volwassenes. In parallel met sinaptiese snoei verhoog die myelinisasie lineêr deur die ontwikkeling (Yakovlev en Lecours 1967). Myelinasie verhoog die doeltreffendheid van inligtingsverwerking deur die spoed en betroubaarheid van distale neuronale oordrag te verhoog, wat die funksionele integrasie van die wydverspreide breinkringe noodsaaklik maak vir die opkoms van komplekse hoër orde gedrag (Goldman-Rakic ​​et al. 1992; Luna en Sweeney 2004). 'N Vergelykende ondermyelinering van die adolessente brein kan bydra tot 'n beperkte vermoë om beloningseine effektief te integreer met efferente motorstelsels wat nodig is vir gemotiveerde gedrag (Roesch en Olson 2003, 2004).

Saam met volgehoue ​​mikrostruktuurveroudering dui konvergerende data van menslike en dierlike modelle daarop dat dopamien (DA) neurotransmissie in striatale en kortikale stelsels voortduur gedurende adolessensie (Spies 2000; Andersen 2003; Crews et al. 2007). Byvoorbeeld, D1- en D2-reseptor vlakke en binding in ratstriatum is groter tydens adolessensie in vergelyking met volwassenheid (Seeman et al. 1987). Die digtheid van DA-vervoerers, wat funksioneer om DA uit die sinaps te verwyder, piek tydens adolessensie in die striatum (Meng et al. 1999). Verder, DA-insette tot PFC-toename in adolessensie (Kalsbeek et al. 1988; Rosenberg en Lewis 1994, 1995; Spies 2000), en bewyse dui op 'n relatiewe verskuiwing van mesolimbiese na mesokortiese DA stelsels tydens vroeë adolessensie (Spies 2000). In terme van beloningsverwerking, kan toenames in adolessente DA-vlakke in striatum en PFC tesame met groter DA-transporters bydra tot 'n verhoogde maar tydelik beperkte sensitiwiteit vir belonings, soos voorgestel in 'n model van aandagstekort hiperaktiwiteitsversteuring (Castellanos en Tannock 2002).

In ooreenstemming met strukturele data dui aanvanklike ontwikkelingsfMRI-studies funksionele onvolwassenes aan in beloningsverwante breinstelsels tydens adolessensie (Bjork et al. 2004, 2007; Mei et al. 2004; Ernst et al. 2005; Galvan et al. 2006; Guyer et al. 2006; Van Leijenhorst et al. 2006, 2009; Eshel et al. 2007). Alhoewel adolessente getoon is om 'n beloningskring wat soortgelyk aan volwassenes is, te werf (Mei et al. 2004), is die rigting van onvolwasse response nog nie ten volle in primêre streke gekenmerk nie. Bewyse is gevind vir adolessente "onder" -aktiwiteit tydens die verwagte verwerking in die VSA sowel as tydens probabilistiese besluitneming in OFC en mesiale PFC (Bjork et al. 2004, 2007; Eshel et al. 2007), maar "oor" -aktiwiteit in VS tydens vergoeding ontvangs (verbruik) verwerking (Ernst et al. 2005; Galvan et al. 2006). So kan verskillende tydelike fases van beloningsprosessering (anticiperende vs verbruiks) duidelike ontwikkelingsbane hê, 'n belangrike oorweging vir teoretiese modelle wat die adolessente beloningstelsel breedweg kenmerk as hiperaktiewe (Chambers et al. 2003; Ernst et al. 2006) of hipoaktief (Spies 2000), relatief tot volwassenes.

Tesame met die volgehoue ​​veroudering van beloningsverwerking, gaan verfynings in inhibitiewe beheer ook voort deur adolessensie (Paus et al. 1990; Levin et al. 1991; Ridderinkhof et al. 1999; Ridderinkhof en van der Molen 1997; Williams et al. 1999; Bunge et al. 2002; Luna et al. 2004; Liston et al. 2006). Vrywillige reaksie inhibisie verwys na die kognitiewe vermoë om 'n prepotente reaksie te stop ten gunste van doelgerigte aksie en is 'n basiese komponent van besluitneming (Curtis en D'Esposito 2003; Luna et al. 2004; Ridderinkhof, Van die Wildenberg, et al. 2004; Curtis en D'Esposito 2008). Gedragswerk van ons laboratorium en ander wat die antisakade (AS) taak gebruik (Hallett 1978), in watter vakke moet die sterk drang om te saccade in die rigting van 'n skielike perifere teiken en in plaas daarvan na die spieëlligging kyk, dui daarop dat volwasseneagtige vlakke van reaksie-inhibisie begin stabiliseer in middel tot laat adolessensie (Fischer et al. 1997; Munoz et al. 1998; Klein en Foerster 2001; Luna et al. 2004). Die neurale stroombaanondersteunende AS-taakverrigting toon egter volgehoue ​​onvolwassenes deur adolessensie, insluitende verminderde aktivering in die voorste oogveld (FEF) en 'n toenemende afhanklikheid van laterale prefrontale stelsels relatief tot volwassenes (Luna et al. 2001, 2004; Velanova et al. 2008). Hierdie data ondersteun 'n aantal ander studies wat daarop dui dat die ontwikkeling van stroombane wat inhibitiewe beheer ondersteun, uitgerekte is (Casey et al. 1997; Rubia et al. 2000; Luna et al. 2001; Adleman et al. 2002; Bunge et al. 2002; Tamm et al. 2002; Durston et al. 2006; Marsh et al. 2006; Rubia et al. 2006, 2007; Velanova et al. 2008).

'N Meer volledige begrip van die beperkings wat in adolessente besluitneming en risiko-optrede voorkom, kan bereik word deur die veroudering van beloningverwerking te identifiseer tesame met die invloed van belonings op inhibitiewe beheer. Tot op datum het slegs 'n handjievol gedragsstudies die interaksie van hierdie stelsels ondersoek deur gebruik te maak van gewysigde AS take met proeflopende monetêre beloningsvoorwaardesDuka en Lupp 1997; Blaukopf en DiGirolamo 2006; Jazbec et al. 2006; Hardin et al. 2007). Aan die een kant is getoon dat die toevoeging van 'n beloning gebeurlikheid verminder die aantal inhibeer foute gegenereer deur adolessente en volwassenes, wat daarop dui dat basiese paaie tussen beloningsverwante streke en oculomotoriese beheerverwante streke ten minste deur adolessensie gevestig word. Aan die ander kant beïnvloed belonings differensiaal ander saccade-statistieke (bv. Snelheid en latensie) oor ontwikkeling (Jazbec et al. 2006; Hardin et al. 2007). Die ontwikkelingsverskille in die neurale stroombaan ondersteunende prestasie van die beloonde AS-taak is egter nog nie in die literatuur gekenmerk nie.

Ons het daarop gemik om ontwikkelingsverskille in beloningverwerking en effekte van beloning op reaksiehindering by gesonde adolessente en volwassenes te karakteriseer. Ons let daarop dat die ondersoek na die interaksie tussen hierdie 2-modelstelsels beskou moet word as 'n aanvanklike stap in die rigting van die meer komplekse verskynsel van risiko-opname. Kritiek gebruik ons ​​'n nuwe stel metodes, insluitende 'n monetêre aansporing-bemiddelde AS paradigma wat aangebied word in 'n vinnige gebeurtenis-verwante fMRI-ontwerp met gedeeltelike "vang" -proewe (Ollinger, Shulman, en Corbetta 2001) wat ons toelaat om die bloed suurstofvlak afhanklike (BOLD) aktiwiteit wat verband hou met beloningverwerkingskomponente wat voorheen in die literatuur geïdentifiseer is, te onderskei en afsonderlik te onderskei (afsonderlikSchultz 2000). Hierdie komponente sluit in beloning-identifikasieSchultz 2000), en verwag om te reageer vir 'n beloning (Bjork et al. 2004), en reaksie / terugvoering (Ernst et al. 2006), wat elk verskillende ontwikkelingsraamwerke kan hê. Hierdie benadering is besonder uniek deurdat ons 2 komponente van voornemende verwerking-aanvanklike assessering en latere responsbereiding / afwagting ondersoek. Daarbenewens het ons daarop gemik om gelyktydig die effekte van beloningsvoorwaardes op verspreide oculomotoriese beheerstreke te identifiseer (bv. Vermeende kortikale oogvelde) wat kritiek is op AS taakverrigting (Munoz en Everling 2004).

In ooreenstemming met vorige gedragsverslae het ons voorspel dat volwassenes en adolessente minder remmende foute op vergoeding sal genereer in vergelyking met neutrale AS-toetse (Jazbec et al. 2006; Hardin et al. 2007). Tydens beloning versus neutrale proewe het ons veronderstel dat beide ouderdomsgroepe verhoogde aktiwiteit in breinstreke sal toon wat beloningskeuring (bv. VS) en waardeverteenwoordiging (bv. VS en OFC) ondersteun. Verder het ons veronderstel dat korrekte AS-prestasie op beloonde proewe ondersteun sal word deur verhoogde aktiwiteit in oculomotoriese beheerbane, spesifiek gebiede naby die superieure precentrale sulcus (SPS, veronderstelbare menslike homoloog van FEF), wat bekend is om korrekte AS-prestasie te ondersteun. Verbeterde aktiwiteit in FEF-fikseringsneurone tydens die voorbereidende tydperk van AS-proewe is bewys dat dit noodsaaklik is om foutiewe reaksies te inhibeer (Connolly et al. 2002; Curtis en D'Esposito 2003; Munoz en Everling 2004). Gegewe bewyse vir suboptimale AS-prestasie en onvolwassenes in beloningverwerking in adolessensie, het ons vermoed dat adolessente 'n meer uitgesproke effek van beloningmodulasie van oculomotoriese streke en gedragsprestasie sou toon. Ten slotte, op grond van vorige bevindings, het ons ook veronderstel dat adolessente hipoaktiwiteit sou toon tydens beloningverwagting (Bjork et al. 2004, 2007; Eshel et al. 2007) en hiperaktiwiteit tydens verbruiksverwerking (Ernst et al. 2005; Galvan et al. 2006).

Materiaal en metodes

Deelnemers

Agt-en-dertig gesonde vakke (22-adolessente en 16-volwassenes) is aanvanklik vir hierdie studie gewerf. Imaging data van 4 adolessente is uitgesluit van ontledings as gevolg van oormatige kopbeweging in die skandeerder. Die oorblywende 34 vakke (18 adolessente [ouderdomme 13-17 jaar, M = 15.3 (± 1.5), 8-vroue] en 16-jong volwassenes [ouderdomme 18-30 jaar, M = 21.7 (± 2.9), 10-vroue]) het die volgende insluitingskriteria gehad: Almal het 'n versteekte sigskerpte van minstens 20 / 40 (reggemaak of ongereguleer) en mediese geskiedenis wat geen neurologiese siekte, breinbesering of ernstige psigiatriese siekte in die lig gebring het nie. die vak of eerste graad familielede bepaal deur onderhoud. Ouderdomsreekse vir elke groep is gekies op grond van vorige werk wat die differensiële gedragsvlakke op die AS-taak aandui (Luna et al. 2004; Scherf et al. 2006). Deelnemers en / of hul wettige voogde het ingeligte toestemming of toestemming gegee voordat hulle aan hierdie studie deelgeneem het. Eksperimentele prosedures vir hierdie studie voldoen aan die Etiese Kode van die Wêreldgesondheidsvereniging (1964 Verklaring van Helsinki) en die Institusionele Hersieningsraad aan die Universiteit van Pittsburgh. Vakke is betaal vir hul deelname aan die studie.

Beloon AS Taak

Op elke AS-verhoor is vakke aanvanklik aangebied met 1ne van 2-aansporingsaanwysings (1.5 s) (Fig 1). 'N Ring van groen dollarrekeningstekens ($), elk onder ongeveer 1 ° van visuele hoek, wat 'n sentrale wit fikseringskruis omring, het aangedui dat die onderwerp geld sou wen as hulle die volgende verhoor korrek uitgevoer het. 'N Ekwivalentgrootte, isoluminante ring van blou pondtekens (#) het aangedui dat daar geen geld op die spel was nie. Vakke is nie presies vertel hoeveel geld op elke verhoor verdien kan word om te verhoed dat hulle 'n lopende vertoning van hul prestasie en innemende werkgeheue stelsels hou nie. Onderwerpe is egter voor die taak vertel dat hulle tot 'n bykomende $ 25-kontingent op hul prestasie kon wen en dat geen skuld sou toegeval sou word nie (di vakke kon nie geld verskuldig wees nie). Vervolgens het die aansporingskring verdwyn, en die sentrale fikseringskruis het van wit na rooi verander (1.5 s), wat daarop dui dat hulle moet voorberei om 'n reaksie te inhibeer. Uiteindelik het 'n perifere stimulus (geel punt) (75 m) op 'n onvoorspelbare horisontale plek (± 3 °, 6 ° en 9 ° visuele hoek) verskyn. Vakke is opdrag gegee om nie na die stimulus te kyk toe dit verskyn het nie, maar plaas hulle oë na die spieëlplek gedurende hierdie tyd (1475 ms).

Figuur 1. 

Uitbeelding van die monetêre aansporing AS taak. 'N Ring van groen dollarwetsontwerpe het aangedui dat die vak geld kan wen as hulle die komende verhoor (beloningstoestand) korrek uitgevoer het. 'N Ring van blou pondtekens het aangedui dat daar geen geld was nie ...

Om die hemodinamiese reaksie wat tydens elke proeftydperk aangewend is, uniek te skat, het ons eksperimentele ontwerp ongeveer 30% gedeeltelike vangproewe ingesluit, willekeurig ingevoeg, tesame met die interaksie tussen intervalle (jittered intertrial intervals)Ollinger, Corbetta en Shulman 2001; Ollinger, Shulman, en Corbetta 2001). Die insluiting van hierdie elemente het verseker dat daar 'n voldoende aantal onafhanklike lineêre vergelykings was om die BOLD reaksie wat geassosieer word met die cue, response preparation en saccade response epochs gedurende deconvolusie afsonderlik te skat. Hierdie is 'n kwantitatief gevalideerde benadering tot die beraming van komponente binne 'n verhoor (Ollinger, Corbetta en Shulman 2001; Ollinger, Shulman, en Corbetta 2001; Goghari en MacDonald 2008), en dit is voorheen in die literatuur gerapporteer (Shulman et al. 1999; Corbetta et al. 2000; Wheeler et al. 2005; Brown et al. 2006). Die 30% vangproefverhogingskoers het die vakke se afwagting van 'n gedeeltelike verhoor geminimaliseer, terwyl 'n voldoende frekwensie van "hele" proewe gehou is om behoorlike skatting van die BOLD-respons te verseker. Twee vangproefvariante is gedurende elke lopie aangebied en het bestaan ​​uit die proefbeëindiging na 1). Die reaksievoorbereidingstydperk (rooi fiksasie) (dws geen perifere aanduiding vir die motoriese reaksie is getoon nie) of 2) die aansporingskyfiebeelde (sirkels van "$" Of "#") (di, rooi fiksasie en perifere cue is nie vertoon nie). Dit is belangrik om daarop te let dat vakke nie geweet het watter proewe gedeeltelike vangproewe sou wees nie en wat die hele proewe was totdat die parsiële proewe gestaak is omdat die aanvanklike gedeeltelike proefkomponente (cue, preparatory fixation) presies soos in heelproewe aangebied is. Voor afbeeldings is vakke vertel dat sommige toetse onvolledig sou wees en dat hulle net moet voortgaan met die volgende verhoor soos aangedui. Die intertrial-fiksietydperk was tussen die intervalle van 1.5, 3, of 4.5 s (eenvormig versprei) gespring en bestaan ​​uit vakke wat net 'n sentrale wit kruis op 'n swart agtergrond vasmaak. In elke lopie het 14 volledige beloningsproewe, 6-gedeeltelike beloning-vangproewe (3 van elke variant), 14 volledige neutrale proewe en 6 gedeeltelike neutrale vangproewe (3 van elke variant) in willekeurige volgorde aangebied. Elke lopie was 5 min 9 s in duur. Vier lopies is per eksperimentele sessie aangebied, vir 'n totaal van 56 volledige beloningsproewe en 56-volledige neutrale toetse.

Oogopsporing

Vakke is voor die eerste keer in ons gedragslaboratorium in die 1-week getoets voor die skandering om te bevestig dat hulle verstaan ​​en in staat was om die taak uit te voer soos beskryf. In die MR-skanderingsomgewing is oogbewegings verkry met 'n langafstand optiese oogopsporingstelsel (Model 504LRO; Toegepaste Wetenskaplaboratoriums, Bedford, MA) wat oogposisie aangetref het deur pupil-korneale refleksie verkry deur 'n spieël wat op die kopspoel gemonteer is met 'n resolusie van 0.5 ° van visuele hoek. Gelyktydige video monitering is ook gebruik om taak nakoming te verseker. Aan die begin van die eksperimentele sessie en tussen lopies wanneer nodig, is 'n 9-punt-kalibrasieprosedure uitgevoer. Stimuli is aangebied met behulp van E-Prime (Psychology Software Tools, Inc, Pittsburgh, PA), geprojekteer op 'n platskerm wat agter die magneet geplaas is. Vakke het die skerm gekyk met 'n spieël wat op 'n standaard radiofrekwensie kopspoel gemonteer is. Oog data is off-line behaal met behulp van ILAB sagteware (Gitelman 2002) en 'n interne scoring suite geskryf in MATLAB (MathWorks, Inc.) wat op 'n Dell Dimension 8300 PC uitgevoer word. Veranderlikes van belangstelling ingesluit korrekte en verkeerde AS latencies en korrekte AS-reaksietempo (1 minus die aantal inhibitiewe mislukkings / totale aantal skouspelagtige proewe) op beloonde en neutrale proewe. 'N Korrekte reaksie in die AS-taak was een waarin die eerste oogbeweging tydens die saccade-reaksie-tydperk met snelheid groter as of gelyk aan 30 ° / s (Gitelman 2002) is in die rigting van die spieëllokasie van die randlyn gemaak en verder as 'n sentrale fiksasiesone van 2.5 ° / visuele hoek uitgebrei. Oogbewegings tydens gedeeltelike vangproewe was skaars, aangesien proefpersone nooit na 'n spesifieke plek gekyk is nie en nie gescore is nie. AS-foute (ook wel prosaccade-foute genoem) het voorgekom toe die eerste sakkade tydens die sakkade-reaksie-periode op die skielik perifere stimulus gerig is en die sentrale fiksasiesone van 2.5 ° / visuele hoek oorskry het. Proewe waar geen oogbewegings gegenereer is nie (<1% van die proewe) is uitgesluit van verdere ontledings.

fMRI Acquisition and Preprocessing

Imaging data is ingesamel met behulp van 'n 3.0-T Siemens Allegra skandeerder by die Brain Imaging Research Center, Universiteit van Pittsburgh, Pittsburgh, PA. 'N Graad-echo-echo-planêre beeldreeksvolgorde wat sensitief is vir BOLD kontras (T2 *) is uitgevoer (Kwong et al. 1992; Ogawa et al. 1992). Die verkrygingsparameters was tyd herhaling, TR = 1.5 s; tyd echo = 25 ms; flip angle = 70 °; enkelskoot; volle k-space; 64 × 64 verkrygingsmatriks met veld van aansig = 20 × 20 cm. Twintig-en-twintig 4-mm-dikke aksiale skywe met geen gaping is versamel, in lyn met die anterior en posterior kommissie (AC-PC-lyn), wat 3.125 × 3.125 × 4 mm voxels opwek, wat die hele korteks en die meeste van die serebellum bedek het. 'N 3D-volume magnetisasie-voorbereide vinnige verkrygingsgradiënt-echo (MP-RAGE) polsreeks met 192 snye (1-mm sny dikte) is gebruik om struktuurbeelde in die sagittale vlak te verkry.

Funksionele beelde is eers vooraf verwerk deur gebruik te maak van FMRIB sagteware biblioteek (Smith et al. 2004). Sny-tyd-regstelling is uitgevoer om aan te pas vir interleaved sny verkryging. Rotasie- en translasie-hoofbewegingsberamings is bereken, en beelde is reggestel deur elke volume in die tydreeks te verander na die volume wat in die middel van die verkryging behaal is. Vir elke vak was die translasie- en rotasiebewegings gemiddeld oor die beelde en gebruik dit totale wortelgemiddelde vierkantbewegingsmaatreëls. Vakke wat meer as 1 mm (translasioneel) of 1 ° (rotasie) beweeg het, is uitgesluit van die volgende ontledings. Vier adolessente is uitgesluit op grond van hierdie kriteria.

Strukturele beelde (MP-RAGE) is geaffineer op funksionele beelde en getransformeer tot dieselfde dimensies met behulp van die FLIRT nut beskikbaar in FSL (Jenkinson en Smith 2001). Breinwinning is uitgevoer met behulp van die breinwinningsinstrument in FSL (Smith 2002). Funksionele beelde is ruimtelik glad gemaak met 'n 5-mm volle wydte teen 'n halwe maksimum kern en onderworpe aan hoë-pas-temporale filtering (sigma = 37.5 s) om laefrekwensie-skandeerderwegdrywing te verwyder. Laastens is seinintensiteit vir elke lopie skaal tot 'n gemiddelde van 100, en verskeie lopies is saamgevoeg.

Analise van funksionele neuro-beelde (Cox 1996) is gebruik vir individuele vakdekonvolusie sowel as groepstatistiese ontledings. Dekonvolusiemetodes het stappe in Ward (2002) gevolg. Kortliks, ons model het bestaan ​​uit 6-ortogonale regressors van belangstelling (beloningstoets, neutrale cue, beloning voorbereiding, neutrale voorbereiding, beloning saccade-reaksie, neutrale saccade-reaksie, net "korrekte AS-proewe"). Ons het ook regressors ingesluit vir beloning- en neutrale foutproewe (bestaande uit die hele verhoor), regressore vir baseline, lineêre en nie-lineêre tendense, sowel as 6-bewegingsparameters wat as "oorlas" regressors ingesluit is. 'N Unieke geskatte impulsresponsfunksie (IRF, di, hemodinamiese responsfunksie) vir elke regressor van belang (beloning en neutrale keur, voorbereiding en saccade; slegs korrekte AS-toetse) is bepaal deur 'n geweegde lineêre som van 5 sinus basis funksies vermenigvuldig met 'n data-vasgestelde minste vierkante-beraamde beta-gewig. Die geraamde IRF weerspieël die beraamde BOLD-reaksie op 'n tipe stimulus (bv. Die beloningskreet) nadat die veranderinge in die BOLD-sein weens ander regressors beheer het. Ons het die duur van die beraamde reaksie vanaf die aanvang van die stimulus (tyd = 0) na 18 se poststimulus-aanvang (13 TR) bepaal, 'n voldoende tydsduur vir die beraamde BOLD-respons om terug te keer na die basislyn vir elke afsonderlike tydperk van die verhoor. Ons het geen aannames gemaak oor sy spesifieke vorm nie, behalwe met die gebruik van nul as die beginpunt. Verskeie goedheid-van-fiksestatistieke is bereken, insluitend gedeeltelike F-statistieke vir elke regressor en t-scores vergelyk elkeen van die 5 geskatte beta gewigte met nul. Na dekonvolusie is statistiese beelde omskep in Talairach-spasie (Talairach en Tournoux 1988).

Groepvlakanalise

Anatomiese Belangrike Streke (ROI's)

Ons ontledings het gefokus op funksioneel gedefinieerde klusters wat binne die grense van verskeie a priori anatomiese ROI's geïdentifiseer is (Curtis en Connolly 2008) Voorheen geïdentifiseer as dien in verskeie aspekte van beloningverwerking of oculomotoriese beheer. Verpligende beloningsverwante anatomiese ROI in hierdie studie sluit in die VS (insluitende kernakkumulators), OFC, en ventrale mediale PFC (VMPFC). Ons het die grense van die anatomiese beloningsverwante ROI wat in hierdie studie gebruik word, soos volg gedefinieer: Die VS (Breiter et al. 1997; Breiter en Rosen 1999; Bjork et al. 2004; Voorn et al. 2004) is beskou as dorsaal begrens deur 'n lyn wat lateraal uit die ventrale punt van die laterale ventrikel na die interne kapsule strek, die laterale en anterior grens was die ventraal-mediale aansluiting van die caudaat en putamen, en die posterior grens is beskou as die anterior kommissie. Die OFC het die orbitale gyrus en rectus gyrus ingesluit, insluitend BA 10, 11, en 47 (Kringelbach en Rolls 2004). Lateraal is die OFC begrens deur die inferior frontale sulcus en op die mediale oppervlak deur die superieure rostral sulcus. Die VMPFC het verwys na die korteks dorsaal na die superieure rostral sulcus op die mediale oppervlak van die brein, anterior en ventrale (subcallosale area) tot die genus van die corpus callosum, hoofsaaklik insluitende posterior / mediale BA 10 en 32 (Knutson et al. 2003; Blair et al. 2006). Die VMPFC het die rostrale anterior cingulêre korteks ingesluit.

Verpligende oculomotoriese beheer ROI het gebiede ingesluit langs die superior en inferior precentrale sulcus (sPCS en iPCS, respektiewelik) en parasentrale sulcus (paraCS), asook cingulêre korteks (BA 24, 32), insluitende dorsale en kaakale anterior cingulate, intraparietale sulcus (IPS ), putamen en dorsolaterale PFC (DLPFC, insluitend BA 9, 46) (Sweeney et al. 1996; Grosbras et al. 1999; Liddle et al. 2001; Luna et al. 2001; Connolly et al. 2002; Munoz en Everling 2004; Ridderinkhof, Ullsperger, et al. 2004; Pierrot-Deseilligny et al. 2005; Brown et al. 2006; Hikosaka et al. 2006; Curtis en Connolly 2008). Die menslike precentrale sulcus bestaan ​​dikwels uit 2-dele, die superieure en inferior precentrale sulci, geskei deur 'n transversale verbinding tussen die pre-sentrale en intermediêre frontale gyri (Ono et al. 1990). Die paraCS is gedefinieer as die sulcus anterior van die sentrale lobule langs die dorsale mediale oppervlak van die brein (Ono et al. 1990). Die IPS is gedefinieer as die sulcus wat die superior en inferior parietale lobules (IPL) verdeel.

Ten slotte, hoewel dit in die literatuur oor die verskillende vaatgebiede gevestig is, is daar geen verskille in die hemodinamiese respons (HDR) funksie vanaf die kinderjare tot volwassenheid nie (Kang et al. 2003; Wenger et al. 2004; Brown et al. 2005), het ons visuele korteks (BA 17, 18) ingesluit as 'n bykomende beheergebied om verder te demonstreer dat adolessente tydskursusse genereer wat gelykstaande is aan volwassenes.

Tydkursusanalise

Geskatte IRF-waardes verkry uit elke ontledingsontleding van elke proefpersoon is in 'n omnibus-voxelwise-variansie-analise (ANOVA) aangegaan met tyd (0 tot 12 TR), aansporingstipe (beloning, neutraal) en ouderdomsgroep (adolessent, volwassene) as vaste faktore en vakke as die ewekansige faktor. Ontwikkelingsmetodes vir ons taakontwerp, waar verskillende stadiums van 'n verhoor geïdentifiseer word, genereer geskatte IRF's. Die IRF weerspieël die geskatte BOLD-reaksie op 'n tipe stimulus (bv. Die beloningstoon) nadat dit gekontroleer is vir variasies in die BOLD-sein as gevolg van ander regressors. Die gemiddelde IRF (ook hieronder aangedui as die gemiddelde geskatte tydsverloop) toon die gemiddelde (oor proefpersone) geskatte BOLD-respons vanaf die aanvang van die stimulus (tyd = 0) tot 18-s poststimulus-aanvang. Die 18-s-duur, 'n parameter wat ons in ons dekonvolusiemodel gespesifiseer het, is 'n toepaslike tydsduur vir 'n tipiese hemodinamiese respons wat deur 'n kort-duur-stimulus opgewek word om terug te keer na die basislyn.

Afsonderlike ANOVA's is uitgevoer vir elke proefperiode, wat lei tot "cue", "response preparation" en "saccade response" groep beelde (hoof effek van tyd beelde). Die "hoof effek van tyd" -beeld toon streke wat aansienlik gemoduleer word oor die tyd (0-12 TR) relatief tot die basislyn in duie gestort oor vakke en toestande, en daarom word die basiese kringe wat in ons studie gewerf is, afgebaken. Statistiese kaarte (Fig 3) is op die anatomiese beeld van 'n verteenwoordigende vak oorgedra. Vir 3D kortikale oppervlak beelde (Vye. 44-6) het ons gefokus op streke wat ouderdoms- en / of aansporingsverwante effekte op die oppervlak van die Human PALS-atlas toon met behulp van Caret-sagteware (weergawe 5.51) (Van Essen et al. 2001; Van Essen 2002).

Figuur 3. 

"Hoof-effek van tyd" groepaktiveringskaarte vir aansporingskursus (ring van dollartekens of pondtekens), reaksievoorbereiding (rooi fiksasie) en saccade-reaksie (perifere flits), het oor die aansporingstipe en ouderdomsgroep ineengestort. Beelddrempel ...
Figuur 4. 

Lei tydvakkursusse wat ouderdoms- en / of aansporingsinteraksies oor tyd toon. Tydskursusse is onttrek uit 'n sfeermasker (9-mm deursnee) gesentreer op koördinate van piekvoël (sien Materiaal en Metodes). Slegs vir visualiseringsdoeleindes, gevul swart ...
Figuur 5. 

Reaksie voorbereiding (beloning afwagting) tydskursusse wat ouderdoms- en / of aansporingsinteraksies oor tyd toon. Tydskursusse is onttrek uit 'n sfeermasker (9-mm deursnee) gesentreer op koördinate van piekvoël (sien Materiaal en Metodes). Vir visualisering ...
Figuur 6. 

Saccade-reaksie-epok-tydkursusse wat ouderdoms- en / of aansporingsinteraksies oor tyd toon. Tydskursusse is onttrek uit 'n sfeermasker (9-mm deursnee) gesentreer op koördinate van piekvoël (sien Materiaal en Metodes). Slegs vir visualisasie doeleindes, ...

Binne elke "hoof effek van tyd" -beeld word funksioneel gedefinieerde ROI's (ook genoem "clusters" hieronder) geïdentifiseer met behulp van metodes wat reeds in die literatuur gevestig is (Wheeler et al. 2005; Velanova et al. 2008). Eerstens, piekvoëls wat 'n drempel van P <0.001 (ongekorrigeerd) is geïdentifiseer en volgens die grootte van die F-statistiek gesorteer. Vervolgens was 'n bolmasker met 'n deursnee van 9 mm op elke maksimum gesentreer. Ons korrigeer dan die hoofeffek van die tydbeeld vir veelvuldige vergelykings deur gebruik te maak van kriteria van 'n Monte Carlo-simulasie (http://afni.nimh.nih.gov/afni/doc/manual/AlphaSim), wat aangedui het dat 'n groep grootte van minstens 17 aangrensende voxels saam met 'n individuele voxel benodig word. P waarde van 0.001 ten einde 'n verbeterde beeldvlakwaarde van P <0.05. Funksionele ROI's is gedefinieer deur al die voxels wat binne die 9 mm-sfeer val, op die maksimum sentraal in die ongekorrigeerde beeld in te sluit, en dan voxels wat nie korreksies kon slaag nie, uit te sluit vir veelvuldige vergelykings. Ons gebruik dan hierdie funksioneel gedefinieerde trosse as maskers en haal die geskatte tydskursusse uit die samestellende voxels vir elke onderwerp en oor albei aansporingstoestande. Op hierdie manier het ons verseker dat dieselfde streke in verskillende vakke oorweeg word. Tydskursusse is gemiddeld oor vakke bereken en dan geanaliseer met ANOVA met herhaalde metings; ouderdomsgroep (volwasse, adolessent) dien as die faktor tussen vakke; tyd (0–12 TR) en aansporingstoestand (beloning, neutraal) was binne vakke se faktore. Tensy anders vermeld, word sferisiteit-gekorrigeerde (Greenhouse – Geisser) vlakke van betekenis gerapporteer. Hieronder rapporteer ons alle streke wat in die omnibus-groepkaart "hoofeffek van tyd" geïdentifiseer word, en gee ons syfers vir tydkursusse vir streke wat 'n beduidende ouderdom volgens tyd, aansporing per tyd en / of ouderdom toon deur aansporing deur tydinteraksies oor die hele periode geskatte reaksie (13 tydpunte).

Ons let daarop dat die gemiddelde beraamde tydkursus in verskeie gebiede ondersoek het, 'n bifasiese respons of 'n tydelike latere piek getoon (wat meer as 6 s na die aanvang van die proefkomponent voorkom). Dit is tans onduidelik of die temporale latere pieke funksionele betekenis het (bv. Weerspieël individuele vakveranderlikheid in die werwing van 'n spesifieke streek of vertraagde sein in 'n streek) of is bloot 'n gevolg van ons ontvolgingsanalises wat nie 'n vaste HDR-vorm aanneem nie . As sodanig het ons ook 'n sekondêre, meer konserwatiewe herhaalde maatstaf ANOVA gedoen wat slegs die beraamde antwoorde by TRs 3-6 oorweeg het. Hierdie tydspunte is gekies aangesien dit 3-7.5 s behels ná stimulus aanvang, wat die aanvanklike piek in 'n stereotipe hemodinamiese respons sou vang, wat tussen 4 en 6 s ná stimulusaanbieding sou plaasvind. Tydskursusse van alle ROI's wat in die omnibus se hoof-effekte van tydkaart vir elke proefperiode geïdentifiseer is, is ook met behulp van hierdie benadering ontleed. Vir elk van hierdie ontledings is slegs "korrekte" AS-proewe geanaliseer. Ten slotte let ons op dat die moontlikheid om BOLD tydskursusse oor ontwikkelingsouderdomsgroepe in 'n algemene stereotaksiese ruimte te vergelyk, is goed gevestig (Kang et al. 2003; Wenger et al. 2004; Brown et al. 2005).

As 'n geldigheidstoets vir ons ontbinde tydskursusse uit die afsonderlike proefperiodes, het ons gesoek om te verifieer dat die som van die individuele proefkomponente 'n tipiese HDR-vorm sou oplewer en dat die opgesomde reaksie nou ooreenstem met die tydskursus wat verkry is toe die proefneming oorweeg word. n heel. Om dit te doen, het ons die beraamde tydskursusse van elke individuele proefperiode (cue + response preparation + saccade response) in elke brein van die brein opgesom en die reaksie-voorbereiding-epok-tydskursus deur 1.5 s verskuif om die aanvang van hierdie komponent te begin in 'n verhoor en die saccade-reaksie-tydskursus deur 3 s. Vervolgens is die IRF vir die hele verhoor (dws cue, voorbereiding en reaksie saam) in elke voxel gegenereer deur 'n afsonderlike ontwrigtingsanalise te gebruik waarin ons slegs die begin van elke proefkode gekodeer het en die respons na 21 s na die verhoor begin. Elkeen van hierdie tydskursusse (cue, response preparation [tyd verskuif], saccade respons [tyd verskuif], opgesomde reaksie en hele proef reaksie) is dan gemiddeld oor elke voxel geïdentifiseer in die cue "hoof effek van die tyd" sfeer masker en geplot (Aanvullende Figs. 1-6). Hierdie prosedure is dan gerepliseer vir die reaksievoorbereiding en saccade-respons sfeer maskers. Hierdie geldigheidstoets het getoon dat 'n som van die komponent-tydkursusse 'n tipiese hemodinamiese respons tot gevolg gehad het, wat addisionele ondersteuning verleen het dat ons dekonvolusieprosedures akkuraat was. Aanvullende figure 1-6 toon voorbeeldgrafieke uit ons tydkursus-verifikasie-analise. 'N Hoë graad van ooreenkomste is tussen opgesomde (dik swart lyne) en hele proeflopie (rooi lyne) tydskursusse en kanoniese HDR-profiele gevind.

Results

Gedrag

Herhaalde maatreëls ANOVA op korrekte inhibitiewe reaksietempo's oor ouderdomsgroepe en aansporingstoestande het 'n beduidende hoof-effek van aansporingstipe getoon (F(1,32) = 18.9424, P <0.001) en 'n tendens vir 'n hoofeffek van ouderdomsgroep (F(1,32) = 3.491, P = 0.071) maar geen ouderdomsgroep deur middel van aansporing-tipe interaksie nie. Soos verwag, het alle vakke konsekwent prosaccade foute gevolg met korrektiewe response op die toepaslike plek, soortgelyk aan vorige verslae (Velanova et al. 2008), wat aandui dat die taakinstruksies verstaan ​​is, maar daar was 'n versuim om die refleksiewe saccade te inhibeer.

Gegewe ons hipoteses dat volwassenes en adolessente minder remmende foute op vergoeding sal genereer in vergelyking met neutrale toetse, beplan vergelykings van die effek van aansporingstipe op prestasie (korrekte reaksietempo en latensie) binne elke ouderdomsgroep (beloning vs neutraal vir adolessente; beloon vs Neutraal vir volwassenes) is ook uitgevoer met behulp van Bonferroni-aangepaste alfa vlakke van 0.025 per toets (0.05 / 2). Adolessente het 'n aansienlik groter aantal korrekte AS'e opgewek in vergelyking met neutrale toetse (t(17) = 4.500, P <0.001) (sien Fig 2A). Volwassenes se prestasie het 'n tendens getoon vir verbeterde reaksies op beloning in vergelyking met neutrale toetse (t(15) = 1.939, P = 0.072).

Figuur 2. 

Gedragsresultate. (A) Korrekte reaksietempo vir adolessente (linkerbalkies) en volwassenes (regterbalkies) vir neutrale (onvoltooide bars) en beloonde toetse. (B) Latencies van korrekte AS'e. (C) Latencies van inhibitiewe foute. Enkelsterretjie (*) dui aan ...

Die vertraging om 'n korrekte AS te inisieer, het 'n hoof-effek van aansporing getoon (F(1,32) = 22.695, P <0.001) maar geen hoofeffek van ouderdomsgroep of ouderdomsgroep deur aansporingsinteraksie nie. Geplande vergelykings het getoon dat albei ouderdomsgroepe aansienlik vinniger AS's op beloning gegenereer het in vergelyking met neutrale proewe (adolessente, t(17) = 3.215, P = 0.005 en volwassenes, t(15) = 3.498, P = 0.003).

Die latensies van foutiewe saccades (verwys na as "prosaccadefoute", wanneer vakke aanvanklik na die perifere stimulus kyk) het nie 'n beduidende ouderdomsgroep getoon deur middel van aansporingsinteraksie nie. Beplande vergelykings het getoon dat adolessente, maar nie volwassenes nie, aansienlik vinniger reageer op beloonde vergeleke met neutrale toetse (t(17) = 2.400, P = 0.022). Figuur 2B,C beoordeel die latensies van korrekte en verkeerde AS'e, onderskeidelik. Middel en standaard afwykings vir korrekte reaksietempo en latensies vir korrekte proewe word verskaf in Tabel 1.

Tabel 1 

Gedragsresultate vir beloning en neutrale AS-toetse

Ten slotte, gegewe die relatief wye ouderdomsgroep van getoetsde adolessente, is aparte binne-vergelykings van ouer en jonger adolessente uitgevoer om die moontlikheid te ondersoek dat die ouderdomsverskil tussen ouer adolessente en volwassenes nie groot genoeg was om verskille te toon nie. Dit is, as dit die geval is dat ouer adolessente betekenisvol verskil as jonger vakke, dan kan data van die ouer adolessente die onbeduidende effekte van ouderdom bestuur. Ons het 'n mediaanverdeling gebruik om die 18-adolessente vakke in ouer te verdeel (N = 9; 6 17-jariges en 3 16-jariges) en jonger groepe (N = 9; 3 13-jariges, 1 14-jariges, 4 15-jariges en 1 16-jariges [die jongste van die 4 16-jariges getoets]). Onafhanklike monster ttoetse is uitgevoer op "jong" en "ou" adolessente korrekte reaksietempo en latensie data vir beide proefsoorte. Geen beduidende verskille nie (almal Pse> 0.05) is waargeneem.

fMRI

'N Verdeelde netwerk van breinstreke was gedurende elke proefperiode by beide volwassenes en adolessente betrokke, insluitende verwagte oculomotoriese beheerstreke (bv. Kortikale oogvelde en basale ganglia) en beloningsverwante streke (bv. OFC en VS) (Fig 3). In verskeie plekke het ons betekenisvolle ouderdoms- en / of aansporingsinteraksies met tyd oor die totale beraamde respons (13 tydspunte) of TRs 3-6 geïdentifiseer (sien Materiale en Metodes). Hierdie resultate, geskei deur proeftydperk, word hieronder in meer besonderhede bespreek.

Beheer Streek: Primêre Visuele Cortex

Funksioneel gedefinieerde klusters in die visuele korteks (BA 17, 18) tydens elke proefperiode het bevestig dat adolessente 'n soortgelyke HDR in vergelyking met volwassenes genereer. Die foci ondersoek het getoonde sterk deelname aan die AS-taak, maar geen interaksies van ouderdom of aansporingstipe per keer nie (Aanvullende Fig. 7).

Epok 1: Incentive Cue

Beloning-verwante gebiede

Tydens die aanbieding van die aansporingstoets het die regte VS (Talairach-koördinate: 14, 2, -7) 'n beduidende ouderdom vir tydsinteraksie getoon (F(12,384) = 3.082, P = 0.023) wanneer die totale beraamde tydskursus (13 tydspunte) oorweeg word. Volwassenes het meer positiewe aktiwiteit tydens belonings getoon, terwyl adolessente 'n negatiewe reaksie getoon het. In hierdie streek het adolessente beloning en neutrale tydskursusse vroeë negatiewe afwykings getoon, terwyl volwassenes 'n minimale reaksie vir belonings getoon het, gevolg deur 'n sterker positiewe reaksie oor beide proefsoorte (Fig 4). By die oorweging van slegs die aanvanklike aspek van die tydskursus (TRs 3-6), het hierdie streek steeds 'n tendens getoon (F(3,96) = 2.368, P = 0.076). Links VSA (-10, 2, -4) het egter 'n beduidende ouderdom vir tyd interaksie getoon (F(3,96) = 3.204, P = 0.027) oor hierdie korter tydsduur. Binne hierdie reeks, soortgelyk aan die regte VSA, het adolessente vroeë negatiewe reaksies getoon in die tydskursusse van beloning en neutrale toetse, terwyl volwassenes geen afleidings van die basislyn getoon het nie.

Oculomotoriese en Inhibitiewe Beheerstreke

Geen van die ondersoeke wat deur oculomotoriese beheer ROI'e ondersoek is nie, het 'n beduidende ouderdom op tyd getoon, aansporing met tyd of ouderdom deur aansporing deur tydsinteraksie oor die 13-beraamde tydspunte tydens die aanbieding van die aansporingskans. Oor TRs 3-6 het ons egter 'n aansporing met tydsinteraksie langs die regte sPCS (26, -13, 53) waargeneem (F(3,96) = 2.695, P = 0.05), regs inferior frontale gyrus (44, 11, 32) (F(3,96) = 4.474, P = 0.006), sowel as links precuneus (-28, -64, 41) (F(3,96) = 2.959, P = 0.036). In die linker IPL (-28, -52, 38) (BA 7, dorsaal en mediaal aan die supramarginale gyrus), is 'n ouderdom deur aansporing deur tydsinteraksie waargeneem (F(3,96) = 3.397, P = 0.021) (Tabel 2). In elk van hierdie streke was die adolessente beloningsverhoor-antwoorde soortgelyk aan die volwasse beloning en neutrale tydskursusse (Fig 4). Adolessente het egter gedempte antwoorde op hierdie gebiede tydens neutrale proewe getoon.

Tabel 2 

Streke waargeneem tydens cue (slegs korrekte proewe) wat aansienlike interaksie-effekte getoon het

Tabel 3 bied die plek van piekvoxels vir alle funksionele groepe waargeneem in a priori anatomiese streke wat beduidende modulasie oor tyd toon tydens die aansporingstydperk.

Tabel 3 

Streke wat 'n hoof effek van tyd toon in anatomiese ROIs, waargeneem tydens die kuier (slegs korrekte proewe).

Epok 2: Reaksie Voorbereiding / Verwagting

Beloning-verwante gebiede

Na aanleiding van die aansporingstydperk het 'n enkele groep in die regte VS (11, 8, en -7) tydens die reaksievoorbereiding / afwagting 'n beduidende ouderdom vir tydsinteraksie getoon (F(12,384) = 2.586, P = 0.05) oor die geskatte tydpunte van 13. Eksaminering van die tydskursusse van hierdie streek het 'n verhoogde adolessente respons tydens beloning vergeleke met neutrale toetse (Fig 5). Volwassenes het min deelname aan hierdie streek getoon met slegs 'n swak positiewe reaksie tydens neutrale proewe en 'n latere negatiewe afwaartse uitslag tydens beloningstoetse in hierdie streek. Binne die meer beperkte tydreeks van TRs 3-6 het hierdie streek steeds 'n beduidende ouderdom vir tydsinteraksie getoon (F(3,96) = 6.618, P <0.001).

Oculomotoriese en Inhibitiewe Beheerstreke

In die linker sPCS (-25, -13, 56) is 'n beduidende ouderdom deur aansporing deur tydsinteraksie waargeneem (F(12,384) = 2.889, P = 0.032) oor die hele beraamde verhoor. In hierdie streek het adolessente 'n hoër vroeë piek gehad teenoor volwassenes oor beide aansporingstipes, sowel as 'n tydelike verlengde respons tydens beloningstoetse (Fig 5). Met inagneming van slegs TRs 3-6, is die ouderdom deur aansporing deur tydsinteraksie in hierdie streek verminder tot 'n tendens (F(3,96) = 2.282, P = 0.084).

Elders, oor TRs 3-6, het ons 'n interaksie tussen tyd en tyd waargeneem in die regter mediale frontale gyrus (MFG) / superieure gyrus (17, -10, 53) (F(3,96) = 2.915, P = 0.038). Beduidende ouderdom deur aansporing deur tydinteraksies is ook waargeneem in 2 ander klusters langs die linker sPCS, (-25, -19, 47) (F(3,96) = 2.920, P = 0.038) en (-31, -10, 44) (F(3,96) = 2.909, P = 0.038). In elk van hierdie streke is adolessente response tydens beloning en neutrale toetse vererger relatief tot die volwassenes (Fig 5). Meer inferior, 'n beduidende ouderdom deur aansporing deur tyd interaksie is waargeneem in die linker iPCS (-28, -1, 35) (F(3,96) = 3.281, P = 0.024). In hierdie streek was die adolessentbeloningsreaksie soortgelyk aan die volwasse beloning en neutrale reaksies, met elke keer dat die kursus by ongeveer 7.5s. Die adolessent-neutrale tydskursus het vroeër (3 s) 'n kleiner magnitudepiek bereik en het gedurende hierdie tydspanne na die basislyn geval (Fig, 5). 'N Beduidende ouderdom deur aansporing deur tydsinteraksie (F(3,96) = 3.836, P = 0.012) oor TRs 3-6 is ook waargeneem in die linker MFG / anterior cingulate (-7, 29, 35) (Tabel 4). Adolessente het 'n verhoogde reaksie getoon om relatief tot neutrale proewe te beloon en vir die volwasse beloning en neutrale antwoorde.

Tabel 4 

Streke waargeneem tydens reaksievoorbereiding (slegs korrekte proewe) wat aansienlike interaksie-effekte getoon het

In die posterior pariëtale korteks het 'n groep in die regte precuusse (BA 7) (8, -58, 53) 'n beduidende ouderdom vir tydsinteraksie getoon (F(12,384) = 3.093, P = 0.024) oor die geskatte tydpunte van 13. Soos gedemonstreer deur die tydskursusse van hierdie streek (Fig 5), adolessente in vergelyking met volwassenes het groter opgewekte aktiwiteit vir beide aansporingstoetse gehad. Oor TRs 3-6, was 'n beduidende aansporingstoestand deur ouderdom vir tyd interaksie nog steeds teenwoordig vir hierdie streek (F(3,96) = 4.143, P = 0.008).

Tabel 5 bied die plek van piekvoëls vir alle funksionele groepe wat in a priori anatomiese streke waargeneem word, wat beduidende modulasie oor tyd toon tydens die reaksievoorbereidingsperiode.

Tabel 5 

Streke wat 'n hoof-effek van tyd toon in anatomiese ROI's, waargeneem tydens reaksievoorbereiding (slegs korrekte proewe)

Epok 3: Saccade Response

Beloning-verwante gebiede

Tydens die saccade-reaksie-tydperk het die linker OFC (-25, 44, -4) 'n ouderdom vir tydsinteraksie getoon (F(3,96) = 4.44, P = 0.006) (Fig 6, links). Hierdie streek het verhoogde aktiwiteit hoofsaaklik in adolessente tydens neutrale proewe. Geen beduidende aktivering is waargeneem in die VSA tydens die saccade-respons-epog nie.

Oculomotoriese en Inhibitiewe Beheerstreke

Die regter anterior cingulaat, BA 24, (2, 23, 26) het 'n aansporing deur tydsinteraksie getoon (F(3,96) = 3.99, P = 0.010) (Tabel 6). Soos in die OFC-groep hierbo, het die tydskursusse van hierdie streek verhoogde aktiwiteit hoofsaaklik in adolessente gedurende neutrale proewe getoon. 'N Streek in die linker anterior cingulate gyrus, BA 24, 32, (-1, 11, en 35) het 'n beduidende ouderdom getoon deur aansporing deur tydsinteraksie (F(12,384) = 2.860, P = 0.037) oor die hele beraamde reaksie. Tyd kursusse van die linker anterior cingulate (Fig 6, links onder) het 'n aanvanklike piek by volwassenes tydens beloningstoetse en 'n soortgelyke respons in adolessente tydens neutrale proewe getoon. Adolessente het 'n groter negatiewe reaksie tydens beloningstoetse getoon. Oor TRs 3-6, 'n beduidende ouderdomsgroep volgens tydsinteraksie (F(3,96) = 4.474, P = 0.006) het vir hierdie streek gebly.

Uitgebreide aktiwiteit is elders in die a priori oculomotoriese beheerstreke in albei ouderdomsgroepe gedurende die saccade-respons-epog waargeneem, insluitend sPCS, posterior parietale korteks en putamen (Tabel 7) wat nie betekenisvolle interaksies van ouderdom of aansporing toon nie (Fig 6, regs).

Tabel 7 

Streke wat 'n hoof effek van tyd toon in anatomiese ROI's, waargeneem tydens saccade-reaksie (slegs korrekte toetse)
Tabel 6 

Streke waargeneem tydens saccade-reaksie (slegs korrekte proewe) wat aansienlike interaksie-effekte getoon het

Bespreking

Ons gebruik vinnige, gebeurtenisverwante fMRI om ontwikkelingsverskille in beloningsstelselaktivering te ondersoek, en die effekte van beloningsbotsing op oculomotoriese inhibitiewe beheer as gesonde adolessente en volwassenes het 'n monetêre aansporingsgemedieerde AS-taak uitgevoer. Alhoewel gedragsvertonings in albei ouderdomsgroepe verbeter het op vergoeding relatief tot neutrale proewe, is verskeie verskille gevind in die patrone van BOLD-response tydens verskillende tydperke of stadiums van beloningverwerking. Meestal het adolessente, in vergelyking met volwassenes, gedempte responses in die VSA tydens die aansporingstoets gedemonstreer, gevolg deur 'n verhoogde respons in die VSA en sPCS tydens reaksievoorbereiding (beloning afwagting) op beloningstoetse. Hierdie verhoogde aktiwiteit tydens reaksievoorbereiding kan bygedra het tot beduidende verbeteringe in adolessente korrekte reaksietempo's, soos hieronder in meer besonderhede bespreek sal word.

Ontwikkelingsverskille in beloningsgebeurlikheidseffekte op AS-gedrag

In vergelyking met die neutrale toestand, is proewe met 'n beloningsgebeurlikheid geassosieer met 'n verbeterde vermoë om korrek te inhibeer (adolessente) en vinniger reaksies (adolessente en volwassenes) te maak. Hierdie resultate is in ooreenstemming met vorige gedragswerk wat verlaagde fouttariewe toon met beloningsgebeurlikheid by volwassenes en adolessente tydens beloonde AS-take (Duka en Lupp 1997; Jazbec et al. 2005, 2006; Hardin et al. 2007) en stel voor dat noodsaaklike komponente van die stroombane wat beloningsmodulasie van inhibitiewe beheer ondersteun, aanlyn is deur adolessensie. Ons resultate dui ook daarop dat adolessente veral sensitief kan wees vir die beloning van modulasie van inhibitiewe beheer, aangesien adolessente, maar nie volwassenes, 'n beduidende verbetering in die korrekte reaksietempo getoon het nie. Ons kan egter nie selfversekerd wees nie, gebaseer op die oogdata alleen dat adolessente prestasie meer sensitief is vir beloning aangesien 'n beduidende ouderdomsgroep deur middel van aansporing-tipe interaksie nie waargeneem word nie. Dit kan wees dat volwassenes tydens 'n neutrale proef op 'n hoë vlak reeds die taak verrig het en dat daar nie soveel ruimte vir verbetering op beloningstoetse (dws plafon effek) kon wees nie. Toekomstige werk kan verdere verskille in sensitiwiteit vir belonings verken deur die moeilikheid van die beloonde AS-taak te verhoog (bv. Deur die duur van die voorbereidende tydperk te verkort). Verder, hoewel adolessente se swak prestasie op neutrale proewe toegeskryf kan word aan relatiewe onvolwassenheid in inhibitiewe beheer, is dit ook moontlik dat adolessente nie die neutrale proewe as "beloonend" gevind het soos volwassenes gehad het nie. Met ander woorde, volwassenes kan meer gemotiveerd gewees het om goed te presteer, ongeag die aansporingstipe, terwyl die adolessente slegs spesiale aandag kon gee aan proewe waar 'n beloning op die spel was. Toekomstige werk wat adolessente en volwasse gedrag vergelyk met toetse met neutrale aanwysings, sowel as beloning en verlies / strafwyses wat parametries in grootte verskil, is nodig om meer insig te gee oor hierdie kwessie.

Beide adolessente en volwassenes het vinniger korrekte AS'e (laer latensies) op vergoeding gegenereer in vergelyking met neutrale toetse, wat die motiverende effekte van potensiële monetêre beloning op endogeen aangedrewe saccades weerspieël (Roesch en Olson 2004; Hikosaka et al. 2006). Die latensie data wat hier gerapporteer word, is in lyn met vorige nie-menslike primate studies wat aantoon dat saccades te beloon (teen nie-beloonde) plekke verminderde latensies het, gevolg van verhoogde kontralaterale neuronale aktiwiteitsvlakke in basale ganglia voor oogbewegingsreaksies (Hikosaka et al. 2006). Verder was die latensies van AS-foute ook vinniger op beloning teenoor neutrale toetse in adolessente, maar verskil nie in die volwasse groep nie. Die waarneming dat adolessente vinniger latensies tydens beloning teenoor neutrale foute het, dui verder daarop dat adolessente meer sensitief kan wees om onvoorsiene te beloon; hierdie verhoogde reaktiwiteit teenoor belonings kan bydra tot verhoogde impulsiwiteit tydens adolessensie.

Saam met mekaar dui die gedragsresultate daarop dat beloning aansporing verbeter algehele inhibitiewe beheer (dws korrekte reaksietempo) en verminder saccadiese reaksietyd by beide adolessente en volwassenes.

Beloningsgebeurlikheidseffekte op breinresponse in adolessensie teenoor volwassenes

Alhoewel adolessente 'n grootliks soortgelyke neurale netwerk gewerf het as volwassenes dwarsdeur die taak, insluitende die VSA, sPCS, IPL en middelfrontale gyrus, was daar duidelike ontwikkelingsverskille in aktivering tydens afsonderlike tydperke van die taak. Twee groot patrone van ouderdomsgroepverskille is waargeneem: 1) -gebiede waar adolessente verskillende werwing vir beloningstoetse as volwassenes gehad het, wat dui op onvolwassenes in beloningsverwerking en 2) -gebiede waar adolessente groter werwing oor aansporings getoon het, wat vorige bevindings van onvolwassenheid in inhibitiewe beheer ondersteun. Hierdie verskille sal in meer besonderhede in die volgende gedeeltes bespreek word:

Veral in die proefperke het ons waargeneem bilaterale klusters van aktivering in die sPCS naby die aansluiting met die superior frontale sulcus, 'n gebied wat herhaaldelik voorgestel word as die menslike homoloog van die aap FEFLuna et al. 2001; Curtis en Connolly 2008). Enkel-eenheid-opnames van nie-menslike primate het getoon dat FEF-neurone aktief is tydens die reaksie-voorbereidingsperiode van AS-proewe en toename in die rigting wanneer 'n saccade gegenereer word (Bruce en Goldberg 1985; Hanes en Schall 1996; Munoz en Everling 2004). Gegee dat die klusters van aktivering naby sPCS wat in die huidige studie gevind is, inderdaad aktief was gedurende die voorbereidende tydperk en weer tydens die saccade-reaksie (sien Aanvullende syfers) en dat die gerapporteerde groepe ruimtelik naby die groepe was wat geïdentifiseer is deur gebruik te maak van soortgelyke oculomotoriese paradigmas (AS, visueel geleide en geheuegeleide saccade take) in vorige studies uit ons laboratorium (Luna et al. 1998, 2001; Geier et al. 2007, 2009) en ander (Paus 1996; Sweeney et al. 1996; Brown et al. 2004; Curtis en Connolly 2008), word ons versigtig tot die gevolgtrekking gekom dat die gerapporteerde sPCS-groeperings van aktivering naby die aansluiting met die superior frontale sulcus (BA 6) waarskynlik die menslike homoloog van die aap FEF is.

Net so is aktivering langs die dorsomediale muur naby die dorsale deel van die paraCS (BA 6) betroubaar geassosieer met oogbewegings (Grosbras et al. 1999) en word dikwels na verwys as die aanvullende oogveld (SEF) (Luna et al. 2001; Brown et al. 2004). Die korteks onmiddellik rostralies na 'n vertikale lyn wat uit die anterior kommissaris strek, aangrensend aan die vermeende SEF, word dikwels na verwys as voorwaardelike motoriese area (Luna et al. 2001; Curtis en D'Esposito 2003). In die oorblywende gedeeltes verwys ons na hierdie streke deur hul vermeende funksionele benamings as 'n manier om vergelykings tussen ons resultate, die bestaande neuroimaging literatuur en die ryk nie-menslike primaat oculomotor te fasiliteer en literatuur te beloon.

Ontwikkelingsverskille in Beloningsbeoordeling

Tydens die aanbieding van die aansporingskursus (ring van dollarrekeninge of pondtekens), wanneer die waardigheid van die aansporingskursus aanvanklik beoordeel is (dit wil sê wanneer die onderwerp bepaal of die komende verhoor 'n beloning "wins" of neutrale "nee" moet wees kry 'n verhoor), volwassenes en adolessente het 'n differensiële respons in die VSA getoon. Die VSA is konsekwent geïmpliseer in funksionele beeldvormingstudies tydens die verwagte verwerking van belonings, insluitend aanvanklike beloning opsporing, voorspelling en afwagting (Knutson en Cooper 2005). Adolessente het 'n aanvanklike negatiewe reaksie getoon wat byna identies was vir beloning en neutrale toetse (Fig 4) wat aandui dat die valensie van die cue nie differensiaal verwerk is nie. In teenstelling hiermee het volwassenes aktiwiteit in die regte VSA getoon tydens die beloningstoets wat 'n mate van differensiasie van neutrale leidrade getoon het, wat daarop dui dat die beloningskaal geëvalueer word. Verder is 'n later piek waargeneem naby die einde van die beraamde respons vir beide beloning en neutrale toetse by volwassenes, maar nie vir adolessente nie.

Die waargeneem BOLD sein veranderinge in die volwasse en adolessente VSA kan verband hou met die dinamika van DA sein (Knutson en Gibbs 2007). Nie-menslike primate studies het getoon dat DA neurone, wat in die middellyn ontstaan ​​en prominent aan die dorsale en ventrale striatum en PFC produseer, fases reageer op belonings en beloning-voorspellende stimuli (Schultz 1998) en sal as sodanig waarskynlik aktief wees in reaksie op die aanbieding van die aansporingswyses in hierdie studie. Daarbenewens het sommige DA neurone getoon dat fasiese aktiverings gevolg deur depressies in reaksie op nuwe of intense stimuli (Schultz et al. 1993; Schultz 2002). Die verswakte responsprofiele wat by adolessente waargeneem word, kan dus weerspieël dat die aansporingskans aanvanklik meer motiveringskans of intense vir die adolessente was. By volwassenes, hoewel die onderliggende neuronale meganismes wat bydra tot die latere piek, nie bekend is nie en dit versigtig moet geïnterpreteer word, kan 'n moontlike bydraende faktor stadig, toniese afbrand van DA neurone wees wat oor lang tydskale voorkom (Schultz 2002; Knutson en Gibbs 2007). Hierdie meganisme, wat nuttig kan wees om motiverende prosessering gedurende verlengde tye te handhaaf, kan nog nie volwasse wees deur adolessensie nie. Dit is waarskynlik dat hierdie verskillende responspatrone by volwassenes en adolessente verband hou met veranderinge in die digtheid en verspreidingspatrone van verskillende DA-reseptor subtipes wat met ouderdom voorkom (Seeman et al. 1987; Meng et al. 1999; Spies 2000).

Oculomotoriese en beheerstreke is aangewend oor aansporings vir volwassenes en vir belonings in adolessente in reaksie op die aansporingskans (Fig 4). Gedurende neutrale proewe is adolessente response in hierdie streke egter duidelike verswak, ten spyte van die feit dat hulle korrekte inhibitiewe antwoorde gemaak het (onthou dat slegs korrekte proewe ingesluit is in tydskursusontledings). Aangesien adolessente algehele foute tydens neutrale proewe gegenereer het en stadiger inisiasietye tydens korrek neutrale toetse gehad het, dui hierdie resultate daarop dat sonder adolessente adolessente verminder werwing van streke wat bekend staan ​​om AS-prestasie te ondersteun (Everling et al. 1997; Connolly et al. 2002; Curtis en D'Esposito 2003). Verhoogde aktiwiteit tydens beloningproewe in prefrontale streke, insluitend die vermeende FEF, wat bekend staan ​​om oculomotoriese responsbeplanning te ondersteun (Curtis en D'Esposito 2003), dui daarop dat hierdie frontale streke vinnige, korrekte inhibitiewe response in adolessente kan bemiddel. Voorts is volwasse response op die beloningstok, veral in die linker IPL en regs-iPCS, tydelik uitgebrei relatief tot die volwasse neutrale respons en tot adolessente aktiwiteit. Elkeen van hierdie streke is voorheen betrokke in verskeie aspekte van oculomotoriese en / of aandagige beheer (Gitelman et al. 1999; Cabeza en Nyberg 2000; Luna et al. 2001; Brown et al. 2004), veral in reaksie voorbereiding (Connolly et al. 2002; Curtis en Connolly 2008). Verhoogde betrokkenheid van hierdie streke tydens beloningstoetse weerspieël waarskynlik dat potensiële winste meer aandag aan beide ouderdomsgroepe bied, sonder verrassing, wat waarskynlik bydra tot hul vinniger reageervertragings en hoër korrekte reaksietariewe. Belonings kan 'n groter relatiewe uitwerking op die aandag en prestasie in adolessente hê teenoor volwassenes, aangesien adolessente swak vroeë reaksies in hierdie streke tydens neutrale toetse toon, maar verhoogde deelname tydens beloningstoetse. Adolessente voer steeds nie die AS-taak uit nie, sowel as volwassenes doen (Fischer et al. 1997; Munoz et al. 1998; Klein en Foerster 2001) wat aandui dat dit vir hulle moeiliker is om 'n antwoord vrywillig te inhibeer. As gevolg van hierdie groter probleme in kognitiewe beheer, kan adolessente staatmaak op prefrontale uitvoerende stelsels om verbeterde prestasie op 'n soortgelyke wyse aan volwassenes te ondersteun wat meer vertroue toon op prefrontale stelsels wanneer die kognitiewe las verhoog word (Keller et al. 2001).

Ontwikkelingsverskille in Beloningsvooruitsig / Reaksie Voorbereiding

Tydens die reaksie voorbereiding / beloning afwagting tydperk (rooi fiksering kruis), wanneer vakke wat vermoedelik gereageer word vir 'n beloning of geen wins (neutraal), het ons bevind dat adolessente, maar nie volwassenes, sterk aktiwiteit in die VS onder beloningstoetse getoon het nie (Fig 5 Links bo). Hierdie resultaat dui op hiperaktiwiteit tydens afwagting van 'n beloning in adolessente in vergelyking met volwassenes. Ons resultate wat 'n relatiewe ooraktiewe VSA-funksie toon tydens reaksievoorbereiding, maar onderaktiewe (negatiewe) funksie vroeër tydens die aanvanklike aanbieding van die aansporingstoets, kan met 'n ononderbroke probleem in die beloningsliteratuur praat oor die hipotunksie van die adolessente beloningstelsel (Spies 2000; Chambers et al. 2003; Ernst et al. 2006). Byvoorbeeld, Bjork et al. (2004) het bevind dat adolessente die VSA relatief tot volwassenes onderaktiveer gedurende 'n periode wanneer vakke verwag om te reageer op 'n beloning, wat 'n hipofunksionaliteitshipotese ondersteun. In kontras, Ernst et al. (2005) en Galvan et al. (2006) (wanneer die beloningsgrootte hoog was), het byvoorbeeld getoon dat adolessente "oor" hierdie streek aktiveer in reaksie op die ontvangs van 'n beloning wat hiperfunksionaliteit ondersteun. Ons data dui daarop dat die adolessent VS beide kan aandui: 'n aanvanklike verduistering in aktiwiteit in reaksie op aansporingswyses, wat as relatiewe onaktiwiteit geïnterpreteer kan word, gevolg deur 'n duidelike hiperaktiewe reaksie om afwagting te beloon. Die resultate wat hier gerapporteer word, dui op wat teenstrydige bevindings in die literatuur voorkom en dui aan dat daar verskillende ontwikkelingsbane vir tydelike verskillende stadiums van verwagte beloningverwerking kan wees.

Alhoewel die meganisme wat onderliggend is aan die aktiwiteitspatroon waargeneem in adolessente VSA, nie direk vanuit hierdie studie bepaal kan word nie, is verhoogde DA seinering 'n potensiële bydraende faktor. Konvergerende bewyse uit knaagdiere en primaatmodelle dui op 'n algehele toename in DA vlakke tydens adolessensie (Seeman et al. 1987; Kalsbeek et al. 1988; Rosenberg en Lewis 1994, 1995; Meng et al. 1999; vir 'n oorsig sien Spies 2000), wat in samewerking met 'n ander konstellasie van DA-reseptor subtipes (Seeman et al. 1987; Meng et al. 1999; Spies 2000) en 'n waarskynlike algehele oorvloed van sinapse in die striatum (Sowell et al. 1999), kan bydra tot 2 verskillende vorme van 'n verhoogde beloning reaksie, negatiewe aktiwiteit in reaksie op die aansporingstoets (reflekteer verhoogde beloning van beloning) en positiewe reaksies tydens reaksievoorbereiding (weerspieël verhoogde verwagting om 'n beloning te ontvang) (Cooper en Knutson 2008).

Adolessente het ook 'n toename in werwing van vermeende FEF in vergelyking met volwassenes tydens die voorbereidingsperiode vir beide neutrale en beloningstoetse. Dit dui daarop dat adolessente aanvanklik FEF meer as volwassenes werf in die voorbereiding om 'n korrekte remmende reaksie uit te voer, ongeag die beloningstoename. Dit is belangrik dat adolessente ook tydelik langdurige antwoorde tydens beloningstoetse in die vermeende FEF sowel as MFG / anterior cingulate (Fig 5). Nie-menslike primate studies het getoon dat 'n voorbereidende opbou van aktiwiteitsvlakke in FEF "fixation" neurone bydra tot suksesvolle inhibisie van 'n saccade na die perifere teiken in die AS-taak, miskien deur tonikale inhibisie van saccade-genererende motoriese neurone (Schall et al. 2002; Munoz en Everling 2004). Neurone in anterior cingulate het getoon dat hulle verskeie seine dra, insluitend een wat verband hou met die afwagting en aflewering van versterking (Schall et al. 2002). Ons vermoed dat die verhoogde aktivering wat ons in vermeende FEF waargeneem het, 'n toename in fiksasieverwante neuronale aktiwiteit kan weerspieël wat dan bydra tot die verbeteringe in adolessente prestasie (korrekte reaksietempo's) deur die verbetering van responspreparasie. Verder kan verhoogde verwagende seine in die VSA en anterior cingulaat tydens beloningsproewe bydra tot verbeterde sein in die vermeende FEF, wat op sy beurt weer 'n groter top-down invloed op saccade-verwante neurone in caudaat en superieure colliculus kan uitoefen (Ding en Hikosaka 2006; Hikosaka et al. 2006). Toekomstige enkel-eenheidstudies sal nodig wees om hierdie voorgestelde meganismes te ondersoek.

In elk geval dui die data wat hier aangebied word verder aan dat die neurale meganismes onderliggend aan beloning-identifikasie en afwagting wyd versprei word (bv. Cingulate, FEF en basale ganglia) (O'Doherty et al. 2004) en onvolwasse tydens adolessensie. Daar is wyd voorgestel dat tydens adolessensie 'n normatiewe wanbalans bestaan ​​tussen beloning- en kognitiewe beheerverwante breinstreke, wat waarskynlik kwesbaarhede blootstel aan risiko-neem (Steinberg 2004; Ernst et al. 2006; Galvan et al. 2006; Casey et al. 2008). Dit kan die volwasse beloning-gemotiveerde beheer van gedrag wees, en die opkoms van konsekwente, volwasse-agtige adaptiewe besluitneming berus op die funksionele integrasie van verskeie breinstreke, insluitend PFC (PFC)Luna et al. 2004).

Ontwikkelingsverskille in reaksie / beloning "terugvoer"

Tydens die saccade-reaksie het die meeste van die gewilde streke nie 'n beduidende groep of aansporing getoon deur tydinteraksies nie (Tabel 7; Fig 6, regs). Adolessente het egter sterk 'n streek in die linker laterale OFC gewerf tydens neutrale toetse wat nie beduidend deur volwassenes betrek is nie (Fig 6, Links bo). Die OVK is betrokke by talle aspekte van beloningverwerking (Kringelbach en Rolls 2004), insluitende kodering voorstellings van aansporingsvalensie en grootte tydens belonings terugvoer (Delgado et al. 2000, 2003). Laterale OFC in die besonder is geassosieer met straf / negatiewe uitkomste (O'Doherty et al. 2001). Alhoewel vakke nie eksplisiete terugvoering gegee het in hierdie taak op grond van hul prestasie nie, het hulle bewys gelewer vir intrinsieke terugvoer wanneer 'n fout gemaak is. Dit is dat vakke betroubaar gevolg het verkeerde AS's met korrektiewe saccades na die toepaslike plek, wat aandui dat hulle geweet het hulle het 'n fout gemaak (Velanova et al. 2008). Adolessente het ook differensiële reaksies getoon hoofsaaklik gedurende neutrale proewe in bilaterale dorsale anterior cingulate (Fig 6, middel en onder links). Een voorgestelde rol van dorsale anterior cingulate is in die monitering van gedragsuitkoms (Ridderinkhof, Ullsperger, et al. 2004). Dit kan wees dat vir adolessente die tasbare uitkoms van korrek uitgevoer neutrale proewe, waar geld nie verdien of verlore gaan nie, meer dubbelsinnig is, en dalk negatief as beloning-proefuitkoms, en word aangedui deur aktivering van OFC en dorsale anterior cingulaat. Toekomstige werk gefokus op aktivering wat veroorsaak word deur eksplisiete fout terugvoer tydens beloning voorwaardelike gedrag kan help om die rolle van OFC en dorsale anterior cingulate tydens die saccade-respons in hierdie taak te verduidelik.

Gevolgtrekkings

Die huidige bevindinge dui daarop dat beloningsbedrae bydra tot verbeterde reaksiehindering by adolessente en volwassenes soos aangedui deur verhoogde dosisse van korrekte response en verminderde latensies van korrekte AS'e. Ons voorsien aanvanklike fMRI bewyse van verhoogde aktiwiteit tydens beloning proewe in adolessent VSA en vermoedelik FEF tydens die reaksie voorbereiding epog wat ondersteun waargenome AS gedragsverbeterings. Verder demonstreer ons ook in 'n enkele eksperiment dat adolessente 'n negatiewe reaksie in VS kan toon tydens die beloningstoetsassessering, dan VS later ooraktiveer tydens reaksievoorbereiding in vergelyking met volwassenes. Dit dui aan volgehoue ​​onvolwassenes in 'n sleutelknoop van die adolessente beloningstelsel wat kon vertolk word as beide 'n onder- en ooraktiewe beloningstelsel weerspieël. Saam gesien, hierdie resultate het belangrike implikasies vir huidige teoretiese modelle van adolessente risiko-opname. Byvoorbeeld, 'n onlangs voorgestelde triadiese model (Ernst et al. 2006) stel voor dat 'n normatiewe wanbalans plaasvind gedurende adolessensie tussen 'n hiperaktiewe beloningsgedrewe stelsel (bv. VSA-gemedieerde) en beperkte skade-vermydende (bv. amygdala-gemedieerde) en regulatoriese / uitvoerende beheer (bv. PFC-gemedieerde) kringe. In hierdie model word adolessente veronderstel om risiko's te neem as gevolg van die kombinasie van hipersensitiwiteit en beperkte prosesse wat die invloed daarvan op gedrag beheer. Ons resultate dui daarop dat belonings inhibeerende beheerstelsels kan verbeter, veral tydens adolessensie en dus skynbaar in stryd is met die triadiese model. Dit kan egter wees dat gedrag wat lei tot onmiddellike beloning tydens adolessensie verbeter word ten koste van langertermyn-afbetalings. In die konteks van hierdie gekontroleerde eksperiment lei 'n sakkie in die rigting van doelwitverkryging (dws 'n monetêre beloning) en dus is die verbeterde aktiwiteit in VS en veronderstelde FEF aanpasbaar. In 'n nonlaboratory omgewing, wanneer die besluit tussen 2-alternatiewe (bv. Vinnig vir die opwinding ry, ry stadiger om 'n ongeluk te voorkom), kan onvolwassenes in die beloningsisteemfunksie 'n belemmerende beheer / besluitneming tot 'n aksie lei wat tot 'n proksimale beloning lei (bv. , ry vinnig) en stel kwesbaarheid bloot aan negatiewe uitkoms (Steinberg et al. 2009).

Samevattend demonstreer ons resultate ontwikkelingsverskille in breinaktivering in sleutel nodes van belonings- en inhibitiewe beheerstroombane tydens afsonderlike proefkomponente van 'n beloonde AS-taak. Ons bevindinge dui daarop dat sleutelbepalers van doelgerigte gedrag en besluitneming, beloning en kognitiewe beheerstelsels nog nie volwasse vlakke van funksie deur adolessensie bereik het nie, wat moontlik bydra tot die opkoms van risikogeneem in hierdie ouderdomsgroep.

Befondsing

Nasionale Instituut van Gesondheid (RO1 MH067924, RO1 MH080243 tot BL).

Aanvullende materiaal

[Aanvullende data] 

Erkennings

Konflik van belange: Geen verklaar nie.

Verwysings

  1. Adleman NE, Menon V, Blasey CM, White CD, Warsofsky IS, Glover GH, Reiss AL. 'N Ontwikkeling-fMRI-studie van die Stroop-kleurwoordtaak. Neuro Image. 2002; 16: 61-75. [PubMed]
  2. Andersen SL. Bane van breinontwikkeling: punt van kwesbaarheid of geleentheidsgeleentheid? Neurosci Biobehav Eerw. 2003; 27: 3-18. [PubMed]
  3. Arnett J. Roekelose gedrag in adolessensie: 'n ontwikkelingsperspektief. Dev Ds. 1992; 12: 339-373.
  4. Bjork JM, Knutson B, Fong GW, Caggiano DM, Bennett SM, Hommer DW. Incentive-opgewekte breinaktivering in adolessente: ooreenkomste en verskille van jong volwassenes. J Neurosci. 2004; 24: 1793-1802. [PubMed]
  5. Bjork JM, Smith AR, Donau CL, Hommer DW. Ontwikkelingsverskille in posterior mesofrontale korteks-werwing deur riskante belonings. J Neurosci. 2007; 27: 4839-4849. [PubMed]
  6. Blair K, Marsh AA, Morton J, Vythilingam M, Jones M, Mondillo K, Pine DC, Drevets WC, Blair JR. Die keuse van die minste van twee euwels, hoe beter van twee goedere: spesifiseer die rolle van ventromediale prefrontale korteks en dorsale anterior cingulate in voorwerpkeuse. J Neurosci. 2006; 26: 11379-11386. [PubMed]
  7. Blaukopf CL, DiGirolamo GJ. Differensiële effekte van beloning en straf op bewuste en onbewuste oogbewegings. Exp Brain Res. 2006; 174: 786-792. [PubMed]
  8. Breiter HC, Aharon I, Kahneman D, Dale A, Shizgal P. Funksionele beelding van neurale reaksies op verwagting en ervaring van monetêre winste en verliese. Neuron. 2001; 30: 619-639. [PubMed]
  9. Breiter HC, Gollub RL, Weisskoff RM, Kennedy DN, Makris N, Berke JD, Goodman JM, Kantor HL, Vriendin DR, Riorden JP, et al. Akute effekte van kokaïen op menslike breinaktiwiteit en emosie. Neuron. 1997; 19: 591-611. [PubMed]
  10. Breiter HC, Rosen BR. Funksionele magnetiese resonansie-beeldvorming van breinbeloningskringe in die mens. Ann NY Acad Sci. 1999; 877: 523-547. [PubMed]
  11. Brown MR, Desouza JF, Goltz HC, Ford K, Menon RS, Goodale MA, Everling S. Vergelyking van geheue- en visueel geleide saccades deur gebruik te maak van gebeurtenisverwante fMRI. J Neurofisiolo. 2004; 91: 873-889. [PubMed]
  12. Bruin MR, Goltz HC, Vilis T, Ford KA, Everling S. Inhibisie en generasie van saccades: vinnige gebeurtenisverwante fMRI van prosaccades, antisaccades en nogo-proewe. Neuro Image. 2006; 33: 644-659. [PubMed]
  13. Brown TT, Lugar HM, Coalson RS, Miezin FM, Petersen SE, Schlaggar BL. Ontwikkelingsveranderinge in menslike serebrale funksionele organisasie vir woordgenerering. Cereb Cortex. 2005; 15: 275-290. [PubMed]
  14. Bruce CJ, Goldberg ME. Primate frontale oogvelde. I. Enkele neurone wat voor saccades ontslaan word. J Neurofisiolo. 1985; 53: 603-635. [PubMed]
  15. Bunge SA, Dudukovic NM, Thomason ME, Vaidya CJ, Gabrieli JD. Onvolwasse frontale lob bydraes tot kognitiewe beheer by kinders: bewyse van fMRI. Neuron. 2002; 33: 301-311. [PubMed]
  16. Cabeza R, Nyberg L. Imaging cognition II: 'n empiriese oorsig van 275 PET en fMRI studies. J Cog Neurosci. 2000; 12: 1-47. [PubMed]
  17. Casey BJ, Jones RM, Hare TA. Die adolessente brein. Ann NY Acad Sci. 2008; 1124: 111-126. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  18. Casey BJ, Trainor RJ, Orendi JL, Schubert AB, Nystrom LE, Giedd JN, Astellanos FX, Haxby JV, Noll DC, Cohen JD, et al. 'N Ontwikkelings funksionele MRI studie van prefrontale aktivering tydens die uitvoering van 'n go-no-go-taak. J Cog Neurosci. 1997; 9: 835-847.
  19. Castellanos FX, Tannock R. Neurowetenskap van aandag-tekort / hiperaktiwiteitsversteuring: die soeke na endofenotipes. Nat Rev Neurosci. 2002; 3: 617-628. [PubMed]
  20. Kamers RA, Taylor JR, Petenza MN. Ontwikkelings neurokringkunde van motivering in adolessensie: 'n kritieke tydperk van verslawing kwesbaarheid. Is J Psigiatrie. 2003; 160: 1041-1052. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  21. Connolly JD, Goodale MA, Menon RS, Munoz DP. Menslike fMRI bewyse vir die neurale korrelate van voorbereidende stel. Nat Neurosci. 2002; 5: 1345-1352. [PubMed]
  22. Cooper JC, Knutson B. Valence en salience dra by tot die aktivering van nucleus accumbens. Neuro Image. 2008; 39 (1): 538-547. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  23. Corbetta M, Kincade JM, Ollinger JM, McAvoy MP, Shulman GL. Vrywillige oriëntering word van teikendeteksie in menslike posterior parietale korteks dissosieer. Nat Neurosci. 2000; 3: 292-297. [PubMed]
  24. Cox RW. AFNI: sagteware vir analise en visualisering van funksionele magnetiese resonans neuroimages. Comput Biomed Res. 1996; 29: 162-173. [PubMed]
  25. Spanne F, Hy J, Hodge C. Adolessente kortikale ontwikkeling: 'n kritieke tydperk van kwesbaarheid vir verslawing. Pharmacol Biochem Behav. 2007; 86: 189-199. [PubMed]
  26. Curtis CE, Connolly JD. Saccade voorbereiding seine in die menslike frontale en parietale kortikale. J Neurofisiolo. 2008; 99: 133-145. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  27. Curtis CE, D'Esposito M. Sukses en mislukking wat refleksiewe gedrag onderdruk. J Cog Neurosci. 2003; 15: 409–418. [PubMed]
  28. Curtis CE, D'Esposito M. Die remming van ongewenste aksies. In: Bargh J, Gollwitzer P, Moresella E, redakteurs. Die sielkunde van aksie. 2008. Vol. 2. New York: Guilford Press.
  29. Dahl RE. Adolessente breinontwikkeling: 'n tydperk van kwesbaarhede en geleenthede. Keynote adres. Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 1-22. [PubMed]
  30. Delgado MR, Locke HM, Stenger VA, Fiez JA. Dorsale striatum reaksies op beloning en straf: effekte van valensie en grootte manipulasies. Cogn Affect Behav Neurosci. 2003; 3: 27-38. [PubMed]
  31. Delgado MR, Nystrom LE, Fissell C, Noll DC, Fiez JA. Volg die hemodinamiese reaksies op beloning en straf in die striatum. J Neurofisiolo. 2000; 84: 3072-3077. [PubMed]
  32. Ding L, Hikosaka O. Vergelyking van beloningmodulasie in die voorste oogveld en kaak van die makaak. J Neurosci. 2006; 26: 6695-6703. [PubMed]
  33. Duka T, Lupp A. Die effek van aansporing op antisakkades: is 'n dopaminerge meganisme betrokke. Behav Pharmacol. 1997; 8: 373-382. [PubMed]
  34. Durston S, Davidson MC, Tottenham N, Galvan A, Spicer J, Fossella JA, Casey BJ. 'N Skuif van diffuse na fokale kortikale aktiwiteit met ontwikkeling. Dev Sci. 2006; 9: 1-8. [PubMed]
  35. Ernst M, Nelson EE, Jazbec S, McClure EB, Monk CS, Leibenluft E, Blair J, Pine DS. Amygdala en kern sluit in reaksies op die ontvangs en weglating van winste by volwassenes en adolessente. Neuro Image. 2005; 25: 1279-1291. [PubMed]
  36. Ernst M, Pine DS, Hardin M. Triadic model van die neurobiologie van gemotiveerde gedrag in adolessensie. Psychol Med. 2006; 36: 299-312. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  37. Eshel N, Nelson EE, Blair RJ, Pine DS, Ernst M. Neurale substraten van keuse keuse by volwassenes en adolessente: ontwikkeling van die ventrolaterale prefrontale en anterior cingulêre kortikale. Neuropsychologia. 2007; 45: 1270-1279. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  38. Everling S, Krappmann P, Flohr H. Kortikale potensiale wat pro- en antisakkades in die mens voorlê. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1997; 102: 356-362. [PubMed]
  39. Fischer B, Biscaldi M, Gezeck S. Op die ontwikkeling van vrywillige en refleksiewe komponente in menslike saccade-generasie. Brein Res. 1997; 754: 285-297. [PubMed]
  40. Galvan A, Hare TA, Parra CE, Penn J, Voss H, Glover G, Casey BJ. Vroeër ontwikkeling van die pasiënte met betrekking tot orbitofrontale korteks kan onderliggend wees aan die neem van risiko's in adolessente. J Neurosci. 2006; 26: 6885-6892. [PubMed]
  41. Geier CF, Garver K, Terwilliger R, Luna B. Ontwikkeling van werkgeheue instandhouding. J Neurofisiolo. 2009; 101: 84-99. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  42. Geier CF, Garver KE, Luna B. Circuitry onderliggende temporaal verlengde ruimtelike werkgeheue. Neuro Image. 2007; 35: 904-915. [PubMed]
  43. Giedd JN, Vaituzis AC, Hamburger SD, Lange N, Rajapakse JC, Kaysen D, Vauss YC, Rapoport JL. Kwantitatiewe MRI van die temporale lob, amygdala en hippokampus in normale menslike ontwikkeling: ouderdomme 4-18 jaar. J Vergelyk Neurol. 1996; 366: 223-230. [PubMed]
  44. Gitelman DR. ILAB: 'n program vir na-eksperimentele oogbewegingsanalise. Behav Res Met Instr Comp. 2002; 34: 605-612. [PubMed]
  45. Gitelman DR, Nobre AC, Parrish TB, LaBar KS, Kim YH, Meyer JR, Mesulam MM. 'N Grootskaalse verspreide netwerk vir geheime ruimtelike aandag: verdere anatomiese delineering gebaseer op streng gedrags- en kognitiewe kontrole. Brein. 1999; 122: 1093-1106. [PubMed]
  46. Goghari VM, MacDonald AW., 3rd Effekte van die variërende van die eksperimentele ontwerp van 'n kognitiewe beheerparadigma op gedrags- en funksionele beelduitkoms-maatreëls. J Cogn Neurosci. 2008; 20: 20-35. [PubMed]
  47. Gogtay N, Giedd JN, Lusk L, Hayashi KM, Greenstein D, Vaituzis AC, Nugent TF3, Herman DH, Clasen LS, Toga AW, et al. Dinamiese kartering van menslike kortikale ontwikkeling gedurende die kinderjare deur vroeë volwasse jare. Proc Natl Acad Sci VSA. 2004; 101: 8174-8179. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  48. Goldman-Rakic ​​PS, Bates JF, Chafee MV. Die prefrontale korteks en intern gegenereerde motoriese dade. Curr Opin Neurobiol. 1992; 2: 830-835. [PubMed]
  49. Grosbras MH, Lobel E, Van die Moortele PF, Lebihan D, Berthoz A. 'n Anatomiese landmerk vir die aanvullende oogvelde in die mens wat geopenbaar word met funksionele magnetiese resonansiebeeldvorming. Cereb Cortex. 1999; 9: 705-711. [PubMed]
  50. Guyer AE, Nelson EE, Perez-Edgar K, Hardin MG, Roberson-Nay R, Monk CS, Bjork JM, Henderson HA, Pine DS, Fox NA, et al. Striatale funksionele verandering in adolessente wat gekenmerk word deur vroeë kinderjare gedragsinhibisie. J Neurosci. 2006; 26: 6399-6405. [PubMed]
  51. Hallett PE. Primêre en sekondêre slae tot doelwitte wat deur instruksies bepaal word. Visie Res. 1978; 18: 1279-1296. [PubMed]
  52. Hanes DP, Schall JD. Neurale beheer van vrywillige beweging inisiasie. Wetenskap. 1996; 274: 427-430. [PubMed]
  53. Hardin MG, Schroth E, Pine DS, Ernst M. Incentive-verwante modulasie van kognitiewe beheer in gesonde, angstige en depressiewe adolessente: ontwikkeling en psigopatologieverwante verskille. J Kinderpsigol Psigiatrie. 2007; 48: 446-454. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  54. Hare TA, O'Doherty J, Camerer CF, Schultz W, Rangel A. Die rol van die orbitofrontale korteks en die striatum in die berekening van doelwaardes en voorspellingsfoute distansieer. J Neurosci. 2008; 28: 5623–5630. [PubMed]
  55. Hikosaka O, Nakumura K, Nakahara H. Basal ganglia oriënteer oë om te beloon. J Neurofisiolo. 2006; 95: 567-584. [PubMed]
  56. Irwin CE., Jr Die teoretiese konsep van atriese adolessente. Adolesc Med. 1990; 1: 1-14. [PubMed]
  57. Jazbec S, Hardin MG, Schroth E, McClure E, Pine DS, Ernst M. Ouderdomsverwante invloed van gebeurlikhede op 'n saccade-taak. Exp Brain Res. 2006; 174: 754-762. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  58. Jazbec S, McClure E, Hardin M, Pine DS, Ernst M. Kognitiewe beheer onder gebeurlikhede in angstig en depressief adolessente: 'n antisakade taak. Biolpsigiatrie. 2005; 58: 632-639. [PubMed]
  59. Jenkinson M, Smith S. 'n Globale optimaliseringsmetode vir robuuste affine registrasie van breinbeelde. Med Image Anal. 2001; 5: 143-156. [PubMed]
  60. Kalsbeek A, Voorn P, Buijs RM, Pool CW, Uylings HB. Ontwikkeling van die dopaminerge innervasie in die prefrontale korteks van die rot. J Comp Neurol. 1988; 269: 58-72. [PubMed]
  61. Kang HC, Burgund ED, Lugar HM, Petersen SE, Schlagger BL. Vergelyking van funksionele aktiveringsfokus by kinders en volwassenes deur gebruik te maak van 'n algemene stereotaktiese spasie. Neuro Image. 2003; 19: 16-28. [PubMed]
  62. Keller TA, Carpenter PA, Net MA. Die neurale basis van sinbegrip: 'n fMRI ondersoek van sintaktiese en leksikale verwerking. Cereb Cortex. 2001; 11: 223-237. [PubMed]
  63. Klein C, Foerster F. Ontwikkeling van prosaccade en antisakade taakverrigting in deelnemers van 6 tot 26 jaar. Psychophysiology. 2001; 38: 179-189. [PubMed]
  64. Knutson B, Adams CM, Fong GW, Hommer D. Die verwagting van toenemende monetêre beloning werf selektief kernkwartiere. J Neurosci. 2001; 21: RC159. [PubMed]
  65. Knutson B, Cooper JC. Funksionele magnetiese resonansie beelding van beloning voorspelling. Curr Opin Neurol. 2005; 18: 411-417. [PubMed]
  66. Knutson B, Fong GW, Bennett SM, Adams CM, Hommer D. 'n Streek van mesiale prefrontale kortekspaadjies monetêre belonende uitkomste: karakterisering met vinnige gebeurtenisverwante fMRI. Neuro Image. 2003; 18: 263-272. [PubMed]
  67. Knutson B, Gibbs SE. Skakeling van kern veroorsaak dopamien en bloed oksigenasie. Psigofarmakologie (Berl) 2007; 191: 813-822. [PubMed]
  68. Kringelbach ML, Rolls ET. Die funksionele neuroanatomie van die menslike orbitofrontale korteks: bewyse van neuroimaging en neuropsigologie. Prog Neurobiol. 2004; 72: 341-372. [PubMed]
  69. Kwong KK, Bell Level JW, Chesler DA, Goldberg IE, Weisskoff RM, Poncelet BP, Kennedy DN, Hoppel BE, Cohen MS, Turner R, et al. Dinamiese magnetiese resonansie beelding van menslike brein aktiwiteit tydens primêre sensoriese stimulasie. Proc Natl Acad Sci VSA. 1992; 89: 5675-5679. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  70. Levin HS, Culhane KA, Hartmann J, Evankovich K, Mattson AJ. Ontwikkelingsveranderinge in prestasie op toetse van beweerde frontale lob funksionering. Dev Neuropsych. 1991; 7: 377-395.
  71. Liddle PF, Kiehl KA, Smith AM. Gebeurtenis-verwante fMRI studie van reaksie inhibisie. Hum Brain Mapp. 2001; 12: 100-109. [PubMed]
  72. Liston C, Watts R, Tottenham N, Davidson MC, Niogi S, Ulug AM, Casey BJ. Frontostriatale mikrostruktuur moduleer doeltreffende werwing van kognitiewe beheer. Cereb Cortex. 2006; 16: 553-560. [PubMed]
  73. Luna B, Garver KE, Urban TA, Lazar NA, Sweeney JA. Volwassenheid van kognitiewe prosesse van lae kinderjare tot volwasse jare. Child Dev. 2004; 75: 1357-1372. [PubMed]
  74. Luna B, Sweeney JA. Die ontstaan ​​van gesamentlike breinfunksie: fMRI studies van die ontwikkeling van reaksie-inhibisie. Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 296-309. [PubMed]
  75. Luna B, Thulborn KR, Munoz DP, Merriam EP, Garver KE, Minshew NJ, Keshavan MS, Genovese CR, Eddy WF, Sweeney JA. Volwasse verdeling van breinfunksie ondergaan kognitiewe ontwikkeling. Neuro Image. 2001; 13: 786-793. [PubMed]
  76. Luna B, Thulborn KR, Strojwas MH, McCurtain BJ, Berman RA, Genovese CR, Sweeney JA. Dorsale kortikale streke wat visueel geleide saccades onderneem in mense: 'n fMRI studie. Cereb Cortex. 1998; 8: 40-47. [PubMed]
  77. Marsh R, Zhu H, Schultz RT, Quackenbush G, Royal J, Skudlarski P, Peterson BS. 'N Ontwikkelende fMRI studie van selfregulerende beheer. Hum Brain Mapp. 2006; 27: 848-863. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  78. Mei JC, Delgado MR, Dahl RE, Stenger VA, Ryan ND, Fiez JA, Carter CS. Gebeurtenisverwante funksionele magnetiese resonansiebeeldvorming van beloningsverwante breinkringe by kinders en adolessente. Biolpsigiatrie. 2004; 55: 359-366. [PubMed]
  79. McClure SM, York MK, Montague PR. Die neurale substrate van beloningverwerking in die mens: die moderne rol van FMRI. Neurowetenskaplike. 2004; 10: 260-268. [PubMed]
  80. Meng SZ, Ozawa Y, Itoh M, Takashima S. Ontwikkelings- en ouderdomsverwante veranderinge van dopamien transporter, en dopamien D1 en D2 reseptore in menslike basale ganglia. Brein Res. 1999; 843: 136-144. [PubMed]
  81. Munoz DP, Broughton JR, Gold Ring JE, Armstrong IT. Ouderdomsverwante prestasie van menslike vakke op saccadiese oogbewegingstake. Exp Brain Res. 1998; 121: 391-400. [PubMed]
  82. Munoz DP, Everling S. Kyk weg: die anti-saccade taak en die vrywillige beheer van oogbeweging. Nat Rev Neurosci. 2004; 5: 218-228. [PubMed]
  83. O'Doherty J, Dayan P, Schultz J, Deichmann R, Friston K, Dolan RJ. Dissociable rolle van ventrale en dorsale striatum in instrumentale kondisionering. Wetenskap. 2004; 304: 452-454. [PubMed]
  84. O'Doherty J, Kringelbach ML, Rolls ET, Hornak J, Andrews C. Abstrakte belonings- en strafvoorstellings in die menslike orbitofrontale korteks. Natuur Neurosci. 2001; 4: 95–102. [PubMed]
  85. O'Doherty JP, Diechmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Neurale reaksies tydens afwagting van 'n primêre smaakbeloning. Neuron. 2002; 33: 815–826. [PubMed]
  86. Ogawa S, Tank DW, Menon R, Ellermann JM, Kim SG, Merkle H, Ugurbil K. Intrinsieke seinveranderings begeleidende sensoriese stimulasie: funksionele breinkaarte met magnetiese resonansiebeeldvorming. Proc Natl Acad Sci VSA. 1992; 89: 5951-5955. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  87. Ollinger JM, Corbetta M, Shulman GL. Afskeidingsprosesse binne 'n verhoor in gebeurtenisverwante funksionele MRI: deel II. Neuro Image. 2001; 13: 218-229. [PubMed]
  88. Ollinger JM, Shulman GL, Corbetta M. Afskeidingsprosesse binne 'n verhoor in gebeurtenisverwante funksionele MRI: deel I. NeuroImage. 2001; 13: 210-217. [PubMed]
  89. Ono M, Kubik S, Abernathy CD. Atlas van die serebrale sulci. New York: Thieme Medical Publishers, Inc; 1990.
  90. Paus T. Plek en funksie van die menslike frontale oogveld: 'n selektiewe hersiening. Neuropsychologia. 1996; 34: 475-483. [PubMed]
  91. Paus T, Babenko V, Radil T. Ontwikkeling van 'n vermoë om mondelinge instruksie van sentrale blikfiksasie in 8- tot 10-jarige kinders te handhaaf. Int J Psychophysiol. 1990; 10: 53-61. [PubMed]
  92. Pierrot-Deseilligny CH, Muri RM, Nyffeler T, Milea D. Die rol van die menslike dorsolaterale prefrontale korteks in okulêre motoriese gedrag. Ann NY Acad Sci. 2005; 1039: 239-251. [PubMed]
  93. Ridderinkhof KR, Band GPH, Logan GD. 'N Studie van aanpasbare gedrag: effekte van ouderdom en irrelevante inligting oor die vermoë om iemand se dade te inhibeer. Acta Psychol. 1999; 101: 315–337.
  94. Ridderinkhof KR, Ullsperger M, Crone EA, Nieuwenhuis S. Die rol van die mediale frontale korteks in kognitiewe beheer. Wetenskap. 2004; 306: 443-447. [PubMed]
  95. Ridderinkhof KR, van der Molen MW. Geestelike hulpbronne, verwerkings spoed en inhibitiewe beheer: 'n ontwikkelingsperspektief. Biol Psychol. 1997; 45: 241-261. [PubMed]
  96. Ridderinkhof KR, Van die Wildenberg WP, Segalowitz SJ, Carter CS. Neurokognitiewe meganismes van kognitiewe beheer: die rol van prefrontale korteks in aksie seleksie, respons remming, prestasie monitering, en beloning-gebaseerde leer. Brein Cogn. 2004; 56: 129-140. [PubMed]
  97. Roesch MR, Olson CR. Impak van verwagte beloning op neuronale aktiwiteit in prefrontale korteks, voor- en aanvullende oogvelde en premotoriese korteks. J Neurofisiolo. 2003; 90: 1766-1789. [PubMed]
  98. Roesch MR, Olson CR. Neuronale aktiwiteit wat verband hou met beloningswaarde en motivering in primate frontale korteks. Wetenskap. 2004; 304: 307-310. [PubMed]
  99. Rolls ET. Die orbitofrontale korteks en beloning. Cereb Cortex. 2000; 10: 284-294. [PubMed]
  100. Rosenberg DR, Lewis DA. Veranderinge in die dopaminerge innervasie van aap prefrontale korteks tydens laat postnatale ontwikkeling: 'n tyrosienhidroksilase immunohistochemiese studie. Biolpsigiatrie. 1994; 36: 272-277. [PubMed]
  101. Rosenberg DR, Lewis DA. Postnatale veroudering van die dopaminerge innervasie van aap prefrontale en motoriese kortikale: 'n tyrosienhidroksilase immunohistochemiese analise. J Comp Neurol. 1995; 358: 383-400. [PubMed]
  102. Rubia K, Overmeyer S, Taylor E, Brammer M, Williams SC, Simmons A, Andrew C, Bullmore ET. Funksionele frontalisasie met ouderdom: kartering van neuro-ontwikkelingsbane met fMRI. Neurosci Biobehav Eerw. 2000; 24: 13-19. [PubMed]
  103. Rubia K, Smith AB, Taylor E, Brammer M. Lineêre ouderdom-gekorreleerde funksionele ontwikkeling van regs-inferior fronto-striato-cerebellêre netwerke gedurende reaksie-inhibisie en anterior cingulering tydens foutverwante prosesse. Hum Brain Mapp. 2007; 28: 1163-1177. [PubMed]
  104. Rubia K, Smith AB, Woolley J, Nosarti C, Heyman I, Taylor E, Brammer M. Progressiewe toename in frontostriatale breinaktivering vanaf kinderjare tot volwassenheid tydens gebeurtenisverwante take van kognitiewe beheer. Hum Brain Mapp. 2006; 27: 973-993. [PubMed]
  105. Skall JD, Stuphorn V, Brown JW. Monitering en beheer van aksie deur die frontale lobbe. Neuron. 2002; 36: 309-322. [PubMed]
  106. Scherf KS, Sweeney JA, Luna B. Brein basis van ontwikkelingsverandering in visuospatiale werkgeheue. J Cog Neurosci. 2006; 18: 1045-1058. [PubMed]
  107. Schultz W. Voorspellende beloning sein van dopamienneurone. J Neurofisiolo. 1998; 80: 1-27. [PubMed]
  108. Schultz W. Meervoudige beloning seine in die brein. Nat Rev Neurosci. 2000; 1: 199-207. [PubMed]
  109. Schultz W. Word formele met dopamien en beloning. Neuron. 2002; 36: 241-263. [PubMed]
  110. Schultz W, Apicella P, Ljungberg T. Antwoorde van aapdopamienneurone om beloning en gekondisioneerde stimuli te gee tydens opeenvolgende stappe om 'n vertraagde respons taak te leer. J Neurosci. 1993; 13: 900-913. [PubMed]
  111. Schultz W, Tremblay L, Hollerman JR. Beloningsverwerking in primaat-orbitofrontale korteks en basale ganglia. Cereb Cortex. 2000; 10: 272-284. [PubMed]
  112. Seeman P, Bzowj NH, Fuan HC, Bergeron C, Becker LE, Reynolds GP, Bird ED, Riederer P, Jellinger K, Watanabe S, et al. Menslike brein dopamienreseptore by kinders en veroudering volwassenes. Sinaps. 1987; 1: 399-404. [PubMed]
  113. Shulman GL, Ollinger JM, Akbudak E, Conturo TE, Snyder AZ, Petersen SE, Corbetta M. Areas wat betrokke is by die kodering en toepassing van rigtingsverwagtinge op bewegende voorwerpe. J Neurosci. 1999; 19: 9480-9496. [PubMed]
  114. Smith SM. Snel robuuste outomatiese breinwinning. Hum Brain Mapp. 2002; 17: 143-155. [PubMed]
  115. Smith SM, Jenkinson M, Woolrich MW, Beckmann CF, Behrens TE, Johansen-Berg H, Banister PR, De Luca M, Drobnjak I, Flitney DE, et al. Vooruitgang in funksionele en strukturele MR beeldontleding en implementering as FSL. Neuro Image. 2004; 23: S208-S219. [PubMed]
  116. Sowell ER, Thompson PM, Holmes CJ, Jernigan TL, Toga AW. In vivo getuienis vir post-adolessente breinveroudering in frontale en striatale gebiede. Nat Neurosci. 1999; 2: 859-861. [PubMed]
  117. Spies LP. Die adolessente brein en ouderdomverwante gedrags manifestasies. Neurosci Behav Ds. 2000; 24: 417-463. [PubMed]
  118. Steinberg L. Risiko neem in adolessensie: wat verander, en hoekom? Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 51-58. [PubMed]
  119. Steinberg L, Graham S, O'Brien L, Woolard J, Cauffman E, Banich M. Ouderdomsverskille in toekomstige oriëntasie en vertraagde verdiskontering. Kinderontwikkeling 2009; 80: 28–44. [PubMed]
  120. Sweeney JA, Mintun MA, Kwee S, Wiseman MB, Brown DL, Rosenberg DR, Carl JR. Positron-emissie-tomografie studie van vrywillige saccadiese oogbewegings en ruimtelike werkgeheue. J Neurofisiolo. 1996; 75: 454-468. [PubMed]
  121. Talairach J, Tournoux P. Ko-planêre stereotaksiese atlas van die menslike brein. New York: Thieme Mediese Uitgewers; 1988.
  122. Tamm L, Menon V, Reiss AL. Volwasse breinfunksie geassosieer met reaksie-inhibisie. J is Acad Child Adolesc Psigiatrie. 2002; 41: 1231-1238. [PubMed]
  123. Toga AW, Thompson PM, Sowell ER. Mapping breinveroudering. Neigings Neurosci. 2006; 29: 148-159. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  124. Van Essen DC. Windows op die brein: die opkomende rol van atlasse en databasisse in neurowetenskap. Curr Opin Neurobiol. 2002; 12: 574-579. [PubMed]
  125. Van Essen DC, Drury HA, Dickson J, Harwell J, Hanlon D, Anderson CH. 'N Geïntegreerde sagtewarepakket vir oppervlak-gebaseerde ontledings van serebrale korteks. J Am Med Inform Assoc. 2001; 8: 443-459. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  126. Van Leijenhorst L, Crone EA, Bunge SA. Neurale korrelate van ontwikkelingsverskille in risikobepaling en terugvoerverwerking. Neuropsychologia. 2006; 44: 2158-2170. [PubMed]
  127. Van Leijenhorst L, Zanolie K, Van Meel CS, Westenberg PM, Rombouts SA, Crone EA. Wat motiveer die adolessent? Breinstreke bemiddel beloning sensitiwiteit oor adolessensie. Cereb Cortex. 2009 Epub voor druk. [PubMed]
  128. Velanova K, Wheeler ME, Luna B. Maturational veranderinge in anterior cingulate en frontoparietale werwing ondersteun die ontwikkeling van foutverwerking en inhibitiewe beheer. Cereb Cortex. 2008; 18: 2505-2522. [PMC gratis artikel] [PubMed]
  129. Voorn P, Vanderschuren LJ, Groenewegen HJ, Robbins TW, Pennartz CM. Sit 'n draai op die dorsale ventrale verdeling van die striatum. Neigings Neurosci. 2004; 27: 468-474. [PubMed]
  130. Ward BD. 2002. Dekonvolusie-analise van fMRI-tydreeksdata: dokumentasie vir die AFNI-sagtewarepakket. Beskikbaar by: http://afni.nimh.nih.gov/pub/dist/doc/manual/3dDeconvolve.pdf.
  131. Wenger KK, Visscher KM, Miezin FM, Petersen SE, Schlaggar BL. Vergelyking van volgehoue ​​en oorgangsaktiwiteit by kinders en volwassenes deur gebruik te maak van 'n gemengde geblokkeerde / gebeurtenisverwante fMRI-ontwerp. Neuro Image. 2004; 22: 975-985. [PubMed]
  132. Wheeler ME, Shulman GL, Buckner RL, Miezin FM, Velanova K, Petersen SE. Bewys vir afsonderlike perseptuele reaktivering en soekprosesse tydens onthou. Cereb Cortex. 2005; 16: 949-959. [PubMed]
  133. Williams BR, Ponesse JS, Schachar RJ, Logan GD, Tannock R. Ontwikkeling van inhibitiewe beheer oor die lewensduur. Dev Psychol. 1999; 35: 205-213. [PubMed]
  134. Yakovlev PI, Lecours AR. Die mielogenetiese siklusse van streeksveroudering van die brein. In: Minkowski A, redakteur. Streeksontwikkeling van die brein in vroeë lewe. Oxford: Blackwell Wetenskaplike; 1967. pp. 3-70.