استجابة مراهقة فريدة لمكافأة أخطاء التنبؤ (2010)

فترة المراهقة هي فترة فريدة من نوعها في التطور النفسي ، تتميز بالخيارات والأفعال الخطرة المتزايدة مقارنة بالأطفال والبالغين. قد يعكس هذا التطور الوظيفي المبكر نسبيا للنظم الحياتية والمكافأة الحوفية بالمقارنة مع القشرة المخية قبل الجبهية¹بحيث يميل المراهقون إلى اتخاذ قرارات ضعيفة وخيارات محفوفة بالمخاطر أكثر من الأطفال (الذين لم يكونوا بعد حساسين تمامًا للمكافآت) والبالغين (الذين لديهم حساسية للمكافآت ، ولكن لديهم القدرة على التحكم في الحوافز المدفوعة بالمكافأة).

وفقًا لنظريات القرار السلوكية ، فإن الاختيارات تكون مدفوعة بالقيمة المخصصة لكل خيار محتمل (قيمة القرار)². يتم حساب قيمة القرار من خلال نظام في القشرة الأمامية الفصمية الوسطى التي تعمل كمسار مشترك لتمثيل القيمة^3,4. ومع ذلك ، من أجل التصرف بشكل متكيف في عالم متغير أو صاخب ، يجب تحديث هذه القيم بناءً على التجربة. تعكس إشارات خطأ التنبؤ بالمكافأة الفرق بين القيمة المتوقعة لإحدى الإجراءات والنتيجة الفعلية للإجراء⁵، ويتم ترميز بواسطة النشاط طوري في نظام الدوبامين mesolimbic⁶. في الرنين المغناطيسي الوظيفي ، عادة ما يتم ملاحظتها في المخطط البطني ، مما يعكس الإخراج الدوباميني (على سبيل المثال ، ⁷). طبيعة إشارات الخطأ التنبؤ في الأطفال أو المراهقين غير معروف. قد يكون لدى المراهقين استجابة خطية شديدة الحساسية للمكافأة⁸، على الرغم من أن هذه النتيجة غير متناسقة إلى حد ما^9,10. درسنا ما إذا كانت المراهقة مرتبطة بتغييرات فريدة في قيمة القرار أو إشارات خطأ التنبؤ ، باستخدام نموذج التعلم الاحتمالي¹¹ (التين 1. بحيرة طرق تكميلية عبر الانترنت). قمنا بتقدير كل من قيمة القرار وإشارات خطأ التنبؤ في كل تجربة أثناء التعلم باستخدام نموذج تعليمي بسيط⁵. باستخدام تحليلات الرنين المغناطيسي الوظيفي parametric ، حددنا مناطق الدماغ التي تم تشكيل استجابة لها وفقا لهذه الإشارات ، وبحثت كيف تغيرت هذه الاستجابة مع التقدم في العمر من الطفولة إلى مرحلة البلوغ. قمنا بفحص كل من التأثيرات الخطية (التي تعكس اتجاهات النضج العامة أو التطور) والتأثيرات التربيعية (التي تعكس التأثيرات الخاصة بالمراهقين) مع تقدم العمر. يمثل هذا العمل الفحص الأول لهذه المكونات الفرعية لعملية صنع القرار عبر التنمية.

الشكل 1

تصميم تجريبي. المشاركون 45 الأصحاء (الأطفال 18 الذين تتراوح أعمارهم بين 8 - 12 ، المراهقين 16 الذين تتراوح أعمارهم بين 14 - 19 ، و 11 البالغين الذين تتراوح أعمارهم بين 25 - 30) أداء مهمة تعليمية احتمالية خلال اكتساب الرنين المغناطيسي الوظيفي. . الموافقة الخطيه المسبقه تمت المشاركين ...

بشكل سلوكي ، أصبح جميع المشاركين أكثر دقة وأسرع مع التدريب على محفزات يمكن التنبؤ بها ، ولكن ليس للمحفزات العشوائية (التفاعل F (5,210) = 9.85 ، P<0.0001 للدقة و F (5,210،6.60) = XNUMX ، P<0.0001 لأوقات الاستجابة ؛ جدول تكميلي 1 و التين 1 عبر الانترنت). بشكل حاسم ، كان هناك تفاعل بين الثوابت وسن لأوقات الاستجابة (F (2,42) = 5.03 ، P = 0.01). أظهرت الاختبارات التالية أن المراهقين كانوا الفئة العمرية الوحيدة التي تستجيب بشكل أسرع إلى المحفزات المرتبطة بمكافآت كبيرة مقارنة بالمكافآت الصغيرة (t (15) = 3.24 ، P = 0.006 للأطفال t (17) = −0.32 ، P = 0.75 وللبالغين t (10) = 1.90 ، P = 0.09).

قمنا بتصميم نموذج بيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي للسماح بتقدير منفصل للاستجابات العصبية للتحفيز والتغذية المرتدة (طرق تكميلية و التين 2 عبر الانترنت؛ من أجل التأثيرات الرئيسية الكاملة للدماغ في عرض المحفزات وتلقي التعليقات حول الاستجابات ، راجع تكملة تكميلية. 3 – 4 و Tables 2 – 3 عبر الانترنت). درسنا كيف ترتبط الارتباطات العصبية مع إشارات القرار المستندة إلى النموذج (قيمة القرار وخطأ التنبؤ) بالعمر.

الشكل 2

نتائج التصوير بالرنين المغناطيسي. (أ) المناطق التي تظهر ارتباطات مع العمر عند التصحيح على مستوى الدماغ بالكامل عند z> 2.3 ، P<0.05. ارتبطت مناطق التلفيف المخطط والزاوي ارتباطًا سلبيًا بالعمر². لأن متوسط ​​العمر² تم طرح من ...

قمنا بتحليل الاتجاهات التربيعية في خطأ التنبؤ الإيجابي عند التغذية المرتدة وحددنا منطقتين أظهر فيهما المراهقين استجابة حساسة بالمقارنة مع الفئات العمرية الأخرى - المخطط و التلفيف الزاوي. أظهرت منطقة في قشرة الفص الجبهي الإنسي أثر خطي سلبي للعمر على قيمة قرار التحفيز ، بحيث أن المشاركين الأصغر سنا كان لديهم إشارة قرار قيمة أقوى في هذه المنطقة مقارنة بالمشاركين الأكبر سنا ؛ ارتبطت هذه المنطقة بقوة بقيمة التحفيز الموجهة نحو الأهداف في العمل السابق لدى البالغين (الشكل. 2a)¹². وهكذا ، في حين أن الاستجابة إلى ردود فعل إيجابية غير متوقعة بلغت ذروتها في مرحلة المراهقة ، انخفضت حساسية قيمة التحفيز خطياً مع التقدم في السن (بالنسبة إلى المؤامرات بين العمر وكل منطقة من المناطق المذكورة أعلاه ذات الاهتمام [عائد الاستثمار] ، انظر صورة تكميلية 5 عبر الانترنت).

بالنظر إلى أن قيمة القرار تتطور من خلال التعلم القائم على الخطأ في النموذج ، كان من المدهش أن تظهر قيمة القرار مسارًا مرتبطًا بالعمر مختلفًا عن خطأ التنبؤ. ومع ذلك ، نظرًا لهيكل المهمة ، فمن الممكن أن يكون الاختيار مدفوعًا بعوامل أخرى تتجاوز التعلم المعزز (على سبيل المثال ، الذاكرة الصريحة). لتوضيح النتائج ، قمنا بتشغيل نموذج ثانٍ يحسب قيمة القرار بطريقة أكثر تكاملاً كنسبة من التجارب السابقة التي تم اختيار الاستجابة المثلى على أساسها لكل حافز (Lin ، Adolphs & Rangel ، غير منشور ؛ طرق تكميلية عبر الانترنت). قمنا بتحليل قيم الخطأ التنبؤية من هذا النموذج ووجدنا أنها تعكس نتائج تحليلاتنا الأولية ، وتظهر مناطق في القشرة المخطط والقشرة الجدارية ، جنبا إلى جنب مع المناطق الفصامية قبلية البطنية ، حيث بلغت الاستجابة العصبية لخطأ التنبؤ ذروتها في مرحلة المراهقة. أظهر تحليل قيمة القرار من هذا النموذج كلا من العلاقات الخطية وغير الخطية بين العمر والنشاط العصبي في عدد من المناطق ، بما في ذلك القشرة الجدارية الجانبية والمخطط (تكميلية الشكل 6 والجدول 5 عبر الانترنت). أوضحت التحليلات الاستطلاعية (غير المستقلة) لعائد الاستثمار أن الاستجابة العصبية لقيمة القرار في هذا النموذج بدت في ازدياد بين الطفولة والمراهقة ، ولكن بعد ذلك لم تكن مميّزة بين مرحلة المراهقة والبلوغ (صورة تكميلية 7 عبر الانترنت). وأظهرت هذه النتائج أن استجابة الذروة للخطأ التنبؤ في مرحلة المراهقة كانت قوية لنماذج مختلفة ، في حين أن التغيرات المرتبطة بالعمر في إشارات قيمة القرار كانت حساسة لمواصفات النموذج.

استناداً إلى الأعمال السابقة التي تبين أن المخطط البطني حساس باستمرار للردود الإيجابية غير المتوقعة ، كما هو موضح في إشارات خطأ التنبؤ بالمكافأة على أساس النموذج (على سبيل المثال ،⁷) ، فحصنا توطين الاستجابات المتعلقة بالأخطاء المتوقعة لكل فئة عمرية بشكل منفصل ضمن عائد استثمار مستقل من الناحية التشريحية ، بما في ذلك المذنبات الثنائية ، والبوتامين ، والنواة المتكئة باستخدام نموذج التعلم التعزيز الأصليالشكل. 2b). لم تتداخل مناطق الانحطاط المرتبطة بشكل كبير مع خطأ التنبؤ الإيجابي لدى المراهقين والبالغين. في حين أن البالغين في هذه الدراسة كان لديهم نشاط في المنطقة المخططة البطنية التي شوهدت باستمرار في الدراسات التي تدرس خطأ التنبؤ لدى البالغين ، كان لدى المراهقين نشاط في منطقة أكثر ظهارة. لم يكن لدى الأطفال أي نشاط في المخطط المرتبط بخطأ التنبؤ الإيجابي.

تمتد نتائجنا إلى النتائج السابقة لزيادة النشاط العصبي المرتبط بالمكافأة خلال مرحلة المراهقة⁸ من خلال إظهار أن هذه النتيجة محددة لخطأ التنبؤ ، مقارنة بإشارات التقييم. من المحتمل أن تعكس الاختلافات التطورية في استجابة الخطأ التنبئي الاختلافات في تشوير الدوبامين الطوري¹³. إذا كان هذا صحيحًا ، فإن هذا يقدم تفسيراً مباشراً لسلوك مكافأة المجازفة الذي غالباً ما يلاحظ في المراهقين. من الممكن أن يعكس السلوك الخطر المتزايد في مرحلة المراهقة من الناحية النظرية إما انخفاض الحساسية تجاه النتائج السلبية المحتملة أو زيادة الحساسية للنتائج الإيجابية المحتملة. نحن نؤمن بأن بياناتنا تتسق مع هذه الأخيرة: أي أن زيادة إشارات خطأ التنبؤ (التي تعكس بشكل اختياري إشارات الدوبامين الأكثر طورية) تعكس تأثيرًا أكبر للنتائج الإيجابية.¹⁴، والتي يقترح أن يؤدي إلى زيادة الدافع للحصول على نتائج إيجابية (وبالتالي زيادة المخاطرة). وبالتالي ، يمكن أن يؤدي تفاعل خطأ التنبؤ بفيروس الدوبامين في المراهقين إلى زيادة في السعي إلى المكافأة ، خاصة عندما يقترن بنظام تحكم إدراكي غير ناضج.¹.

قد تسلط النتائج الحالية الضوء على الأسباب التي أدت إلى دراسات سابقة إلى تأثيرات غير متناسقة للسن على معالجة المكافآت. أولاً ، لم تقارن جميع الدراسات بين المراهقين وبين الأطفال والكبار ، مما يعني أن إمكانية العلاقات غير الخطية مع التقدم في السن لا يمكن ملاحظتها. علاوة على ذلك ، لم يكن تعريف "المراهق" ثابتًا عبر الدراسات. ثانياً ، من المهم ملاحظة أن مهمة التعلم الاحتمالية المستخدمة هنا لم تكن مهمة صنع قرار محفوف بالمخاطر في حد ذاتها ، وبالتالي فهي تختلف عن المهام الأخرى المستخدمة في أدبيات المكافأة والمخاطرة. ثالثًا ، تشير نتائجنا إلى أن الفهم الصحيح للتغيرات التنموية في معالجة المكافآت يتطلب استخدام مقاربات تستند إلى النماذج بالإضافة إلى تحلل مكونات التجربة الفردية (التحفيز ، والاختيار ، والتغذية المرتدة).

يتزايد إدراك أن فترة المراهقة هي فترة فريدة من نوعها في التطور النفسي ، وأن السلوك المحفوف بالمخاطر والمكافأة الذي يحدث خلال هذه الفترة يمكن أن يؤدي إلى مراضة ووفيات كبيرة ، بما في ذلك الموت العرضي وظهور إدمان المخدرات. وبالتالي ، فإن فهم الأساس العصبي لصنع قرار المراهقين يمثل تحديًا حاسمًا. يشير هذا العمل إلى أن أحد المساهمين في البحث عن مكافأة المراهقين قد يكون وجود إشارات خطأ في التنبؤات المحسنة ، والتي توفر هدفًا جديدًا للدراسات المستقبلية لهذه الفترة الهامة من التطوير.