Neurobiologické základy odhadu odměn a vyhodnocení výsledků při poruše hazardních her (2014)

• ¹Výzkumná klinika o poruchách hazardních her, Aarhus University Hospital Aarhus, Dánsko; Centrum funkčně integrovaných neurověd, Aarhus University, Aarhus, Dánsko; Divize na závislost, Cambridge zdravotní aliance Cambridge, MA, USA; Katedra psychiatrie, Harvard Medical School, Harvard University Cambridge, MA, USA.

Porucha hráčství je charakterizována přetrvávajícím a opakujícím se maladaptivním chováním hazardu, které vede ke klinicky významnému poškození nebo strachu. Porucha je spojena s dysfunkcemi dopaminového systému. Dopaminový systém kóduje očekávání odměn a hodnocení výsledků. Předvídání odměn se týká dopaminergní aktivace před odměnou, zatímco hodnocení výsledků se týká dopaminergní aktivace po odměně. Tento článek hodnotí důkazy o dopaminergních dysfunkcích v předvídání odměn a hodnocení výsledků u poruchy hazardních her ze dvou výhodných bodů: model predikce odměny a chyby v predikci odměny Wolfram Schultz et al. a model „chtění“ a „lajkování“ od Terry E. Robinsona a Kenta C. Berridga. Oba modely nabízejí důležité poznatky o studiu dopaminergních dysfunkcí v závislosti a navrhují se důsledky pro studium dopaminergních dysfunkcí u hráčských poruch.

Chyba predikce a odměny

Predikce odměny odkazuje na očekávání odměny, zatímco chyba predikce odměny se týká hodnocení výsledku. Odhad predikce a predikce chyby jsou spojeny s učením vlastností odměn podnětů. Podle Wolframa Schultze (2006), predikce odměny a predikční chyba odměny pocházejí z Kaminovy pravidla blokování (Kamin, 1969), což naznačuje, že odměna, která je plně předvídána, nepřispívá k učení. Podnět, který lze zcela předvídat, neobsahuje žádné nové informace, a proto je chybovost predikce predikce nulová. Rescola a Wagner popsali takzvaný Rescola-Wagnerovo pravidlo učení (Rescola a Wagner, 1972), který uvádí, že učení se postupně zpomaluje s tím, jak se zesilovač stále více předpovídá.

V náhodných binárních výstupních podmínkách, např. Odměna vs. očekávaná hodnota (EV) je průměrná hodnota, kterou lze očekávat od daného stimulu, což je lineární funkce pravděpodobnosti odměny. V porovnání, nejistota, který může být definován jako rozptyl (σ²) rozdělení pravděpodobnosti (Schultz et al., 2008), je střední kvadratická odchylka od EV, což je inverzní funkce ve tvaru písmene U. \ t Midbrain a striatal dopamin kódování EV a nejistota následují lineární a kvadratické funkce predikce odměny podobné jejich matematickým výrazům (Fiorillo et al., 2003; Preuschoff et al., 2006; Schultz, 2006). Systém dopaminu také kóduje odchylky ve výsledku z predikce odměny, tj. Chyby predikce odměny: „… dopaminové neurony vydávají pozitivní signál (aktivaci), když je chuť k jídlu lepší, než se předpokládalo, žádný signál (žádná změna aktivity), když je apetitivní událost nastane jak předpověděl, a negativní signál (snížená aktivita) když chutná událost je horší než předpověděl… [a] dopaminové neurony ukazují obousměrné kódování chyb předpovědi odměny, následovat rovnici Dopaminová odezva = Odměna nastala - Reward předpovídal ”(Schultz, 2006, pp. 99 – 100).

Fiorillo a kol. (2003) zkoumala aktivaci dopaminu v predikci odměny a predikční chybu odměny ve vztahu k EV a nejistotě (tj. rozptylu ve výsledku). Ve studii byly dvě opice vystaveny podnětům s různou pravděpodobností odměny (P = 0, P = 0.25, P = 0.5, P = 0.75 a P = 1.0). Byla zaznamenána rychlost očekávaného olizování a aktivace dopaminových neuronů ve ventrálním středním mozku (oblast A8, A9 a A10). Dopaminergní kódování predikce odměny bylo měřeno jako a phasic signál ihned po prezentaci stimulu, zatímco kódování chyby predikce odměny bylo měřeno jako fázový signál bezprostředně po výsledku stimulu (odměna nebo žádná odměna). Dopaminergní kódování nejistoty bylo měřeno jako a trvalé signál z prezentace stimulu do výsledku.

Autoři uvedli tři hlavní výsledky. Za prvé, pravděpodobnosti odměn podnětů byly korelovány s mírou předvídavosti a očekávanou fázovou dopaminovou odpovědí. To naznačuje, že pravděpodobnost odměny posílila dopaminergní aktivaci a behaviorální odpověď. Za druhé, trvalá dopaminová odezva vůči nejistotě sledovala vlastnosti rozptylu, tj. Byla největší vůči podnětům s pravděpodobností 50% odměny (P = 0.5), menší směrem k podnětům P = 0.75 a P = 0.25 a nejmenší směrem k podnětům P = 1.0 a P = 0.0. Zatřetí, odměněné stimuly s nižší pravděpodobností odměny měly větší odezvu fázového dopaminu, která následovala po odměně, což naznačuje větší pozitivní chybový signál o předpovědi odměny; odměněné podněty s vyšší pravděpodobností odměny měly menší odezvu fázového dopaminu, která následovala po odměně, což naznačuje menší chybový signál o predikci odměny.

Neurobiologické studie hazardních her u lidí podporují důkazy o predikci odměny a predikční chybě odměny. Abler a kol. (2006) použila funkční magnetickou rezonanci (fMRI) k prozkoumání predikce odměny a predikční chyby odměny v rámci motivačního úkolu, kde byli účastníci prezentováni pět čísel spojených s různými pravděpodobnostmi odměny (P = 0.0, P = 0.25, P = 0.50, P = 0.75 a P = 1.0). Výsledky ukázaly významnou předběžnou aktivaci hladiny kyslíku v krvi (BOLD) v NAcc, která byla úměrná pravděpodobnosti odměny. Kromě toho byla signifikantní interakce mezi výsledkem a aktivací BOLD v NAcc, kde aktivace BOLD byla vyšší, když byly odměňovány stimuly s nízkou pravděpodobností, a nižší, když byly odměny s vysokou pravděpodobností.

Preuschoff a kol. (2006) použila úlohu hádání karet, aby prozkoumala vztah mezi rizikem a nejistotou ve vztahu k očekávané odměně. Úkolem byly karty 10 od 1 po 10, kde byly postupně nasazovány dvě karty. Před kresbou druhé karty museli účastníci odhadnout, zda by první karta byla vyšší nebo nižší než druhá karta. Výsledky ukázaly, že pravděpodobnost odměny byla lineárně spojena s okamžitou aktivací BOLD: vyšší pravděpodobnost odměny byla spojena s vyšším okamžitým předvídatelným signálem BOLD a nižší pravděpodobnost odměny byla spojena s nižším bezprostředním předvídatelným signálem BOLD. Naopak nejistota ukázala inverzní vztah ve tvaru písmene U s pozdní aktivací BOLD: nejvyšší očekávané signály BOLD byly pozorovány při maximální nejistotě (P = 0.5) a nejnižší očekávané signály BOLD byly pozorovány kolem maximální jistoty (P = 1.0 a P = 0.0).

Neurobiologické studie podporují pojem dopaminergních dysfunkcí očekávání odměny v hazardních hrách. van Holst a kol. (2012) srovnávali 15 trpící s poruchami hazardních her se zdravými kontrolami 16 ve studii fMRI, která zkoumala očekávání odměny v úkolu hádat karty. U pacientů trpících poruchami hazardních her došlo k významnému zvýšení aktivace BOLD v dvoustranném ventrálním striatu a v levém orbitofrontálním kortexu směrem k EV. To naznačuje zvýšenou aktivaci BOLD směrem k očekávání odměny. Při hodnocení výsledků nebyly zjištěny žádné rozdíly v aktivaci BOLD. Linnet a kol. (2012) srovnávali 18 trpící poruchami hazardních her a zdravými kontrolami 16 ve studii pozitronové emisní tomografie (PET) pomocí Iowa Gambling Task (IGT). Uvolňování dopaminu ve striatu pacientů trpících poruchami hazardních her ukázalo významnou invertovanou U-křivku s pravděpodobností výhodného výkonu IGT. Osoby trpící poruchami hazardních her s maximální nejistotou výsledku (P = 0.5) měl větší uvolňování dopaminu než jedinci s výkonem IGT blíže určitým ziskům (P = 1.0) nebo určité ztráty (P = 0.0). To odpovídá pojmu dopaminergního kódování nejistoty. Nebyla nalezena žádná interakce mezi uvolňováním dopaminu a nejistotou u zdravých kontrolních subjektů, což by mohlo naznačovat silnější posílení herního chování u osob trpících poruchami hazardních her. Proto při hazardních poruchách dopaminergní předvídání odměny a nejistoty může představovat nefunkční očekávání odměn, které navzdory ztrátám posiluje hazardní chování.

Při hodnocení výsledků svědčí důkazy o tom, že u pacientů trpících poruchami hazardních her dochází k otupení dopaminové odpovědi. Reuter a kol. (2005) srovnávali 12 trpící s poruchami hazardních her se zdravými kontrolami 12 v úloze hádání karet. Pacienti s poruchami hazardních her vykazovali signifikantně nižší BOLD odpověď ve ventrálním striatu směrem k vítězství ve srovnání se zdravými kontrolami. Kromě toho pacienti trpící poruchami hazardních her vykazovali významnou negativní korelaci mezi aktivací BOLD a závažností symptomů hazardních her, což naznačuje, že u poruch hazardních her dochází k otupenému hodnocení výsledků.

Jedním z omezení modelu predikce odměny a predikce chyb je, že se nejedná o teorii závislosti nebo hazardních her, per se. Jinými slovy, zatímco zvýšená dopaminergní aktivace směrem k nejistotě by mohla být centrálním mechanismem při posilování herního chování, nevysvětluje, proč se někteří jedinci stávají závislými na hazardních hrách, zatímco jiní ne. Naproti tomu model motivace a senzibilizace naznačuje, že návykové chování je spojeno s kombinací dopaminergního zesílení a změn dopaminového systému (senzibilizace) po opakované expozici léku.

Motivační a senzibilizační model „chtění“ a „sympatie“

Terry E. Robinson a Kent C. Berridge (Robinson a Berridge, 1993, 2000, 2003, 2008; Berridge a Aldridge, 2008; Berridge a kol., 2009) navrhli senzibilizace odlišuje potěšení („sympatie“) od motivace motivace („chtít“) v závislosti. „Chtění“ je spojeno s očekáváním odměny, zatímco „sympatie“ je spojena s hodnocením výsledku.

Motivační-senzibilizační model se zaměřuje na dopaminový systém jako základní neurobiologický základ závislosti. Ventrální striatum a jeho hlavní složka NAcc jsou spojeny se závislostí. Změny v dopaminovém systému spojené s expozicí léku způsobují, že mozkové okruhy jsou přecitlivělé nebo „citlivé“ na léky nebo návyky na léky. Senzibilizace z opakované expozice léku může také nastat na úrovni psychomotorické nebo lokomotorické aktivity. Senzibilizace je spojena se zvýšenou motivací, což je kognitivní proces spojený s hledáním drog a drogovým chováním. Motivační význam („chtít“) se týká motivačního stavu, který může být vědomý nebo nevědomý, cílený nebo necílený, příjemný a příjemný:

„Uvozovky kolem výrazu„ chtít “slouží jako upozornění, že motivační význam znamená něco odlišného od běžného společného jazykového smyslu slova, které chce. Za prvé, „touha“ ve smyslu motivačního pobídky nemusí mít vědomý cíl nebo deklarativní cíl…. Motivační význam je oddělitelný od přesvědčení a deklarativních cílů, které představují kognitivní aspekty „chtění“ (Berridge a Aldridge, 2008, pp. 8 – 9).

Motivační význam („chtít“) se zvyšuje po opakované expozici drogám a drogovým podnětům, zatímco radost („sympatie“) zůstává stejná nebo se časem snižuje. Motivační a senzibilizační model „chtění“ a „sympatie“ nabízí vysvětlení zjevného paradoxu, že jedinci s poruchou užívání návykových látek mají zvýšenou touhu po drogách, i když mají menší potěšení z jejich užívání. Incentivní „hotspoty“ byly identifikovány v NAcc: aktivace ve středním prostředí NAcc je zřetelně spojena s „sympatiemi“, zatímco aktivace v celém NAcc (zejména kolem ventrální pallidum) je spojena s „touhou“ (Berridge et al., 2009).

Incentivní senzibilizace definuje vztah mezi pobídkou a senzibilizací. Incentivní význam musí být spojen se senzibilizací, aby se zohlednilo návykové chování: zvýšení vazby na dopamin nedefinuje motivační senzibilizaci, ale zvýšení vazby na dopamin ve vztahu k jednotlivým podnětům k drogám; lokomotorická aktivita neindikuje stimulační senzibilizaci, ale běh kolem léků; psychomotorické zaujetí neindikuje motivační senzibilizaci, ale posedlost užíváním drog. Proto je jednoduché posilování chování nedostatečné k tomu, aby odpovídalo za návykové chování.

„Ústřední myšlenkou je, že návykové léky trvale mění mozkové systémy související s NAcc, které zprostředkovávají základní motivačně motivační funkci, a to přisuzování motivační pobídky. V důsledku toho se tyto nervové okruhy mohou stát trvale přecitlivělými (nebo „senzibilizovanými“) na specifické účinky léků a na stimuly asociované s léčivy (aktivací asociacemi SS). Změna mozku vyvolaná lékem se nazývá nervová senzibilizace. Navrhli jsme, aby to psychologicky vedlo k nadměrnému přisuzování pobídky k reprezentaci související s drogami, což by způsobilo patologické „chtít“ užívat si drogy “(Robinson a Berridge, 2003, str. 36).

Berridge a Aldridge (2008) je příkladem motivačně-senzibilizačního přístupu k výzkumu závislosti. V tomto přístupu jsou zvířata trénována ve dvou podmínkách: za prvé, zvířata jsou podmíněna prací (stiskem páky) na odměny (např. Potravinové pelety) a musí pokračovat v práci, aby získali odměny. V odděleném tréninku se zvířata dostávají odměny, aniž by pro ně musela pracovat, kde každá odměna je spojena se zvukovým tónovým tónem pro 10 – 30 s, což je podmíněný stimul (CS +). Po tréninku jsou zvířata testována v extinkčním paradigmatu, kde je „hledající“ měřeno jako počet pákových lisů, které je zvíře ochotno vykonat bez obdržení odměny. Jelikož zvířata nedostávají žádné odměny, „touha“ není zmařena konzumací odměny. Klíčem paradigmatu je testování změn v chování, kdy je podmíněný sluchový podnět zaveden během různých stavů vyvolaných drogami. V sérii studií, Wyvell a Berridge (2000, 2001) ukázali, že krysy injikované mikroinjekcemi amfetaminu v shell NAcc měly významně více pákových tlaků, když byl zaveden podmíněný sluchový stimul ve srovnání s potkani injikovanými fyziologickými mikroinjekcemi. V souvisejícím experimentu, Wyvell a Berridge (2000, 2001) zjistil, že míra sympatií (reakce obličeje na příjem cukru) se nelišila, zda zvířata dostávala mikroinjekce injekcí fyziologického roztoku nebo amfetaminu. Tyto nálezy naznačují, že amfetamin je spojen se zvýšenou „touhou“, ale ne se zvýšeným potěšením („sympatií“), které je vyvoláno odměnou.

Návrhy stimulačně-senzibilizačního modelu zvýšené „choulostivé“ a snížené „sympatie“ v závislosti jsou v souladu se zjištěními z literatury o hazardních hrách o zvýšené aktivaci dopaminu na očekávanou odměnu (Fiorillo et al., 2003; Abler a kol., 2006; Preuschoff et al., 2006; Linnet a kol., 2011a, 2012) a otupení aktivace dopaminu k výsledku odměny (Reuter et al., 2005). Tato zjištění naznačují, že dopaminergní dysfunkce směrem k Předpokládá se Odměny, spíše než skutečné odměny, posilují hazardní chování mezi osobami trpícími poruchami hazardních her. Senzibilizace dopaminového systému směrem k očekávaným odměnám namísto vynaložených odměn může vysvětlit, proč pacienti trpící poruchami hazardních her navzdory ztrátám pokračují v hazardních hrách, a mohli by hrát ústřední roli při tvorbě chybných představ o pravděpodobnosti výhry z hazardních her (Benhsain et al., 2004).

Jedním z omezení modelu pobídky-senzibilizace je to, že jedinci s poruchou užívání látky mají nižší uvolňování dopaminu a nižší dostupnost dopaminového receptoru, přestože mají zvýšenou senzibilizaci:

„Je však třeba uznat, že současná literatura obsahuje protichůdné výsledky o změnách dopaminů v mozku závislých na mozku. Bylo například hlášeno, že detoxikovaní závislí na kokainu ve skutečnosti vykazují spíše pokles vyvolaného uvolňování dopaminu než citlivé zvýšení popsané výše…. Další nález u lidí, který se zdá být nesoudržný se senzibilizací, je, že závislí na kokainu mají nízkou hladinu receptorů striatálního dopaminu D2 i po dlouhé abstinenci…. To naznačuje spíše hypodopaminergní stav než senzibilizovaný stav “(Robinson a Berridge, 2008, str. 3140).

Zatímco u látek užívajících látky jsou hlášeny nižší vazebné potenciály, v literatuře o poruchách hazardních her (Linnet, 2013). Porucha hazardních her by proto mohla sloužit jako „modelová“ porucha pro model pobídky-senzibilizace, protože hazardní hry nejsou ovlivňovány přijímáním exogenních látek.

Důsledky očekávání odměny a hodnocení výsledků při hazardních hrách

Modely Schultze a kol. a Robinson a Berridge poskytují důležité poznatky o studii o poruchách hazardních her. Model předpovědi odměn a predikce odměny od firmy Schultz et al. nabízí vysvětlení pro behaviorální posílení očekávání odměny v závislosti, zatímco model motivace a senzibilizace Robinsona a Berridge vysvětluje mechanismy „chtění“ a „sympatie“ v závislosti. Porucha hazardních her může zároveň sloužit jako „modelová“ porucha při řešení určitých aspektů obou modelů.

Za prvé, nižší hladiny vazebných potenciálů uváděných u poruchy užívání látky nejsou pozorovány u herních poruch (Linnet et al., 2010, 2011a,b, 2012; Clark et al., 2012; Boileau a kol., 2013). To by mohlo naznačovat, že k podpoře senzibilizačního modelu může dojít nezávisle na základní vazbě na dopamin.

Za druhé, zatímco studie Fiorillo et al. (2003) a Preuschoff et al. (2006) podporují pojem trvalé aktivace dopaminu dopředu směrem k nejistotě, je zapotřebí dalšího výzkumu, aby bylo možné určit, zda je tento mechanismus spojen s dopaminergními dysfunkcemi při poruchách hazardních her.

Za třetí, v literatuře o poruchách hazardních her se navrhuje zvýšená aktivace mozku směrem k očekávání odměn a tupá aktivace směrem k hodnocení výsledků. To je v souladu s návrhem stimulačně-senzitizačního modelu zvýšeného „chtění“, ale sníženého „sympatie“ v závislosti a pojmu trvalé aktivace dopaminu v predikci odměny. Dopaminergní dysfunkce v očekávání odměny může představovat společný mechanismus závislosti, protože se vyskytuje v nepřítomnosti odměny. Předvídání odměny proto může mít podobnou (dys) funkci, ať už je odměnou jídlo, drogy nebo hazardní hry. Další studie by se měla zabývat očekáváním odměn a hodnocením výsledků v hazardních hrách.

Prohlášení o střetu zájmů

Autor prohlašuje, že výzkum byl proveden bez obchodních nebo finančních vztahů, které by mohly být považovány za potenciální střet zájmů.

Poděkování

Reference