Unreife in der Belohnungsverarbeitung und ihr Einfluss auf die Hemmungskontrolle im Jugendalter (2010)

Teilnehmer

Achtunddreißig gesunde Probanden (22 Jugendliche und 16 Erwachsene) wurden zunächst für diese Studie rekrutiert. Bildgebende Daten von 4-Jugendlichen wurden aufgrund übermäßiger Kopfbewegungen im Scanner von den Analysen ausgeschlossen. Die verbleibenden 34-Patienten (18-Jugendliche [im Alter von 13-17 Jahren, M = 15.3 {± 1.5}, 8-Frauen] und 16-junge Erwachsene [im Alter von 18-30 Jahren, M = 21.7 {± 2.9}, 10 - Frauen]) erfüllten die folgenden Einschlusskriterien: Alle hatten eine weitgehende Sehschärfe von mindestens 20 / 40 (korrigiert oder unkorrigiert) und eine Anamnese, die keine neurologischen Erkrankungen, Hirnverletzungen oder schwere psychiatrische Erkrankungen aufwies das Thema oder Verwandten ersten Grades durch Befragung bestimmt. Die Altersbereiche für jede Gruppe wurden basierend auf früheren Arbeiten ausgewählt, die differentielle Verhaltensstufen auf der AS-Aufgabe angeben (Lunaet al. 2004; Scherfet al. 2006). Die Teilnehmer und / oder ihre Erziehungsberechtigten haben vor der Teilnahme an dieser Studie ihre Einverständniserklärung oder Zustimmung gegeben. Die experimentellen Verfahren für diese Studie entsprachen dem Ethikkodex der Weltärztekammer (1964 Deklaration von Helsinki) und dem Institutional Review Board der Universität von Pittsburgh. Probanden wurden für ihre Teilnahme an der Studie bezahlt.

Belohnung als Aufgabe

Bei jeder AS-Studie wurden die Probanden zunächst mit 1ne 2-Anreizindikatoren (1.5 s) vorgestellt (Abb.. 1). Ein Ring von grünen Dollarzeichen ($), die jeweils ungefähr 1 ° des Sehwinkels umfassten und ein zentrales weißes Fixierungskreuz umgaben, zeigte an, dass das Subjekt Geld gewinnen würde, wenn es den bevorstehenden Versuch korrekt ausführte. Ein gleichgroßer, isoluminierender Ring mit blauen Nummernzeichen (#) deutete darauf hin, dass in diesem Prozess kein Geld auf dem Spiel stand. Den Probanden wurde nicht genau gesagt, wie viel Geld bei jedem Versuch verdient werden konnte, um zu verhindern, dass sie ihre Leistung und Arbeitsspeichersysteme im Zaum hielten. Die Probanden wurden jedoch vor der Aufgabe informiert, dass sie ein zusätzliches $ 25-Kontingent für ihre Leistung gewinnen könnten und dass keine Schulden angefallen wären (dh die Subjekte könnten kein Geld schulden). Als nächstes verschwand der Anreizring, und das zentrale Fixationskreuz änderte sich von Weiß zu Rot (1.5 s), was dem Subjekt anzeigt, dass sie beginnen sollten, sich darauf vorzubereiten, eine Reaktion zu hemmen. Schließlich erschien ein peripherer Stimulus (gelber Punkt) (75 m) an einer unvorhersagbaren horizontalen Position (± 3 °, 6 ° und 9 ° Sehwinkel). Die Versuchspersonen wurden angewiesen, den Stimulus nicht zu betrachten, wenn dieser auftrat, sondern stattdessen ihre Augen während dieser Zeit an den Spiegelort zu richten (1475 ms).

 

Abbildung 1.

Darstellung der monetären Anreiz-AS-Aufgabe. Ein Ring von grünen Dollarschein-Schildern deutete darauf hin, dass das Subjekt Geld gewinnen könnte, wenn es den bevorstehenden Prozess korrekt ausführte (Belohnungszustand). Ein blauer Ring wies darauf hin, dass es kein Geld gab ...

Um die hämodynamische Antwort, die während jeder Versuchsepoche hervorgerufen wurde, eindeutig zu schätzen, umfasste unser experimentelles Design ungefähr 30% partielle Fangversuche, die zufällig eingefügt wurden, zusammen mit intermittierenden Intervallen (Ollinger, Corbetta und Shulman 2001; Ollinger, Shulman und Corbetta 2001). Der Einschluss dieser Elemente stellte sicher, dass es eine ausreichende Anzahl von unabhängigen linearen Gleichungen gab, um die BOLD-Antwort, die mit den Cue-, Antwortvorbereitungs- und Sakkadenreaktionsepochen während der Entfaltung assoziiert ist, getrennt zu schätzen. Dies ist ein quantitativ validierter Ansatz zur Schätzung von Komponenten innerhalb einer Studie (Ollinger, Corbetta und Shulman 2001; Ollinger, Shulman und Corbetta 2001; Goghari und MacDonald 2008), und es wurde bereits in der Literatur berichtet (Shulmanet al. 1999; Corbettaet al. 2000; Wheeleret al. 2005; Brown et al. 2006). Die 30% Catch-Trial-Rate minimierte die Erwartung der Probanden auf eine Teilstudie, während eine ausreichende Häufigkeit von "ganzen" Studien aufrechterhalten wurde, um eine angemessene Schätzung der BOLD-Antwort zu ermöglichen. Zwei Versuchsvarianten wurden während jedes Laufs präsentiert und bestanden aus dem Versuch, der nach entweder 1 endete, der Reaktionsvorbereitungsperiode (rote Fixierung) (dh es wurde kein peripherer Hinweis für die motorische Reaktion gezeigt) oder 2) den anreizgebenden Cue - Bildern (Kreise von "$" Oder "#") (dh rote Fixierung und peripherer Hinweis wurden nicht angezeigt). Es ist wichtig zu beachten, dass die Probanden bis zum Ende der Teilversuche nicht wussten, welche Versuche Teilfangversuche waren und welche ganze Versuche waren, da die anfänglichen Teilversuchskomponenten (Stichwort, vorbereitende Fixierung) genau wie in ganzen Versuchen präsentiert wurden. Vor der Bildgebung wurde den Probanden gesagt, dass einige Studien unvollständig sein würden und dass sie einfach wie angegeben mit dem nächsten Versuch fortfahren sollten. Die intertrielle Fixierungsperiode wurde zwischen Intervallen von 1.5, 3 oder 4.5 s (gleichmäßig verteilt) bewegt und bestand aus Probanden, die einfach ein zentrales weißes Kreuz auf einem schwarzen Hintergrund fixierten. In jedem Lauf wurden 14-Gesamtbelohnungsstudien, 6-Teilbelohnungs-Fangversuche (3 jeder Variante), 14-Gesamtneutralversuche und 6-Teilneutral-Fangversuche (3 jeder Variante) in zufälliger Reihenfolge präsentiert. Jeder Lauf war 5 min 9 s in Dauer. Vier Läufe wurden pro experimentelle Sitzung präsentiert, für insgesamt 56 komplette Belohnungsversuche und 56 komplette neutrale Studien.

Eye Tracking

Die Probanden wurden zuerst in unserem XHTML-Labor vor der Untersuchung getestet, um zu bestätigen, dass sie die Aufgabe verstanden und die beschriebene Aufgabe erfüllen konnten. In der MR-Scanning-Umgebung wurden Augenbewegungen mit einem Fernoptik-Augenverfolgungssystem (Model 1LRO; Applied Science Laboratories, Bedford, MA) erhalten, das die Augenposition durch Pupillen-Hornhaut-Reflexion aufzeichnete, die durch einen an der Kopfspule angebrachten Spiegel erhalten wurde mit einer Auflösung von 504 ° des Blickwinkels. Simultane Videoüberwachung wurde auch verwendet, um die Einhaltung der Aufgaben zu gewährleisten. Zu Beginn der experimentellen Sitzung und zwischen den Läufen wurde bei Bedarf ein 0.5-Punktkalibrierungsverfahren durchgeführt. Stimuli wurden unter Verwendung von E-Prime (Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, PA) präsentiert, projiziert auf einen flachen Bildschirm, der hinter dem Magneten positioniert war. Die Probanden sahen den Bildschirm unter Verwendung eines Spiegels, der an einer Standard-Radiofrequenz-Kopfspule angebracht war. Die Augenwerte wurden offline mit ILAB-Software bewertet (Gitelman 2002) und eine eigene Scoring-Suite in MATLAB (MathWorks, Inc.), die auf einem Dell Dimension 8300 PC läuft. Zu den relevanten Variablen gehörten korrekte und inkorrekte AS-Latenzzeiten sowie eine korrekte AS-Antwortrate (1 minus der Anzahl der inhibitorischen Fehler / Gesamtzahl der zu untersuchenden Versuche) bei belohnten und neutralen Versuchen. Eine korrekte Antwort in der AS-Aufgabe war eine, bei der die erste Augenbewegung während der Sakkadenreaktionsepoche mit einer Geschwindigkeit größer oder gleich 30 ° / s (Gitelman 2002) wurde in Richtung der Spiegelposition des peripheren Cues gemacht und über eine zentrale Fixierungszone von 2.5 ° / Sichtwinkel hinaus verlängert. Augenbewegungen bei Teilfangversuchen waren selten, da die Probanden nie an einen bestimmten Ort verwiesen und nicht bewertet wurden. AS-Fehler (auch als Prosaccadenfehler bezeichnet) traten auf, wenn die erste Sakkade während der Sakkadenreaktions-Epoche auf den plötzlich auftretenden peripheren Stimulus gerichtet war und die zentrale Fixierungszone von 2.5 ° / Sichtwinkel überschritt. Studien, bei denen keine Augenbewegungen erzeugt wurden (<1% der Studien), wurden von weiteren Analysen ausgeschlossen.

fMRI-Akquisition und Vorverarbeitung

Bildgebende Daten wurden unter Verwendung eines 3.0-T-Siemens-Allegra-Scanners im Brain Imaging Research Center der Universität Pittsburgh, Pittsburgh, PA, gesammelt. Eine Gradientenecho-Echo-Planar-Bildgebungssequenz, die auf BOLD-Kontrast (T2 *) anspricht, wurde durchgeführt (Kwonget al. 1992; Ogawa et al. 1992). Die Erfassungsparameter waren Zeitwiederholung, TR = 1.5 s; Zeitecho = 25 ms; Kippwinkel = 70 °; einzelner Schuss; voll k-Platz; 64 × 64-Erfassungsmatrix mit Sichtfeld = 20 × 20 cm. Neunundzwanzig 4-mm-dicke axiale Scheiben ohne Lücke wurden gesammelt, ausgerichtet auf die vordere und hintere Kommissur (AC-PC-Linie), wobei 3.125 × 3.125 × 4 mm Voxel erzeugt wurden, die den gesamten Kortex und den größten Teil des Kleinhirns bedeckten. Eine 3D-Volumenmagnetisierungs-Schnell-Akquisitions-Gradienten-Echo (MP-RAGE) -Pulssequenz mit 192-Scheiben (1-mm-Scheibendicke) wurde verwendet, um strukturelle Bilder in der Sagittalebene zu erfassen.

Funktionsbilder wurden zuerst mit der FMRIB-Softwarebibliothek vorverarbeitet (Smith et al. 2004). Die Scheiben-Timing-Korrektur wurde durchgeführt, um die Interleaved-Slice-Akquisition anzupassen. Dreh- und Translationsbewegungen der Kopfbewegung wurden berechnet, und die Bilder wurden korrigiert, indem jedes Volumen in der Zeitreihe auf das in der Mitte der Erfassung erhaltene Volumen ausgerichtet wurde. Für jedes Subjekt wurden Translations- und Rotationsbewegungen über Bilder gemittelt und verwendet, um die Gesamtmittelwerte der Quadratwurzelbewegung zu berechnen. Personen, die sich mehr als 1 mm (translational) oder 1 ° (rotational) bewegten, wurden von den nachfolgenden Analysen ausgeschlossen. Vier Jugendliche wurden aufgrund dieser Kriterien ausgeschlossen.

Strukturelle Bilder (MP-RAGE) wurden in funktionellen Bildern affin registriert und mit dem in FSL verfügbaren FLIRT-Dienstprogramm in dieselben Dimensionen transformiert (Jenkinson und Smith 2001). Brain Extraction wurde mit dem Gehirn-Extraktions-Tool in FSL (Smith 2002). Die Funktionsbilder wurden räumlich mit einem 5-mm Vollbreitenkern bei halber Maximalkernigkeit geglättet und einer Hochpass-Zeitfilterung (Sigma = 37.5s) unterzogen, um die Niederfrequenz-Scannerdrift zu entfernen. Schließlich wurde die Signalintensität für jeden Lauf auf einen Mittelwert von 100 skaliert, und mehrere Durchläufe wurden verkettet.

Analyse von funktionellen Neurobildern (Cox 1996) wurde sowohl für die Dekonvolution einzelner Subjektentfaltungen als auch für Gruppen verwendet. Die Dekonvolutionsmethoden folgten den in Ward (2002) beschriebenen Schritten. Kurz gesagt bestand unser Modell aus orthogonalen 6-Regressoren von Interesse (Belohnungssignal, neutrales Signal, Belohnungsvorbereitung, neutrale Präparation, Belohnungs-Sakkadenreaktion, neutrale Sakkadenreaktion; nur "korrekte AS-Studien"). Wir haben auch Regressoren für Belohnungs- und Neutralfehler-Studien (bestehend aus der gesamten Studie), Regressoren für Baseline, lineare und nichtlineare Trends sowie 6-Bewegungsparameter als "störende" Regressoren eingeschlossen. Eine einzigartige geschätzte Impulsantwortfunktion (IRF, dh hämodynamische Antwortfunktion) für jeden interessierenden Regressor (Belohnung und neutraler Hinweis, Präparation und Sakkade; "korrekte AS-Versuche") wurde durch eine gewichtete lineare Summe von 5-Sinusbasisfunktionen bestimmt multipliziert mit einem Datenwert, der nach der Methode der kleinsten Quadrate geschätzt wird. Die geschätzte IRF spiegelt die geschätzte BOLD-Antwort auf eine Art von Stimulus (z. B. den Belohnungs-Cue) wider, nachdem Variationen des BOLD-Signals aufgrund anderer Regressoren gesteuert wurden. Wir spezifizierten die Dauer der geschätzten Antwort von Beginn des Stimulus (Zeit = 0) bis 18-s Poststimulus Beginn (13 TR), eine ausreichende Dauer für die geschätzte BOLD-Antwort auf die Grundlinie zurückkehren, für jede einzelne Epoche der Studie. Wir haben keine Annahmen über seine spezifische Form gemacht, nachdem wir Null als Ausgangspunkt verwendet haben. Mehrere Anpassungsgütestatistiken wurden berechnet, einschließlich partieller F-Statistiken für jeden Regressor und t- Scores, die jedes der geschätzten 5-Beta-Gewichte mit Null vergleichen. Nach der Dekonvolution wurden statistische Bilder in den Raum Talairach (Talairach und Tournoux 1988).

Analysen auf Gruppenebene

Zeitverlaufsanalysen

Geschätzte IRF-Werte, die aus der Entfaltungsanalyse jedes Probanden erhalten wurden, wurden in eine voxelweise Omnibus-Varianzanalyse (ANOVA) mit Zeit (0 bis 12 TR), Anreiztyp (Belohnung, Neutral) und Altersgruppe (Jugendlicher, Erwachsener) als feste Faktoren und eingegeben Themen als Zufallsfaktor. Entfaltungsmethoden für unser Aufgabendesign, bei denen verschiedene Phasen eines Versuchs identifiziert werden, generieren geschätzte IRFs. Der IRF spiegelt die geschätzte BOLD-Reaktion auf eine Art von Stimulus (z. B. den Belohnungs-Cue) wider, nachdem Änderungen im BOLD-Signal aufgrund anderer Regressoren kontrolliert wurden. Die Diagramme des mittleren IRF (im Folgenden auch als mittlerer geschätzter Zeitverlauf bezeichnet) zeigen die durchschnittliche (über die Probanden hinweg) geschätzte BOLD-Reaktion vom Einsetzen des Stimulus (Zeit = 0) bis zum Einsetzen des Stimulus 18 s. Die Dauer von 18 s, ein Parameter, den wir in unserem Entfaltungsmodell angegeben haben, ist eine geeignete Dauer für eine typische hämodynamische Reaktion, die durch einen Stimulus von kurzer Dauer hervorgerufen wird, um zur Grundlinie zurückzukehren.

Getrennte ANOVAs wurden für jede Versuchsepoche ausgeführt, was zu Gruppenbildern mit "Stichwort", "Reaktionsvorbereitung" und "Sakkadenreaktion" (Haupteffekt von Zeitbildern) führte. Das Bild "Haupteffekt der Zeit" zeigt Regionen, die über die Zeit hinweg signifikant moduliert sind (0-12 TR), relativ zu der Grundlinie, die über Subjekte und Bedingungen hinweg kollabiert ist, wodurch die in unserer Studie rekrutierte Grundschaltung beschrieben wird. Statistische Karten (Abb.. 3) wurden dem anatomischen Bild eines repräsentativen Subjekts überlagert. Für 3D kortikale Oberflächenbilder (Feigen. 44-6) projizierten wir mit der Caret-Software (Version 5.51) Schwerpunkte aus Regionen mit alters- und / oder anreizbezogenen Effekten auf die Oberfläche des Human PALS-Atlas (Van Essen et al. 2001; Van Essen 2002).

 

Abbildung 3.

"Haupteffekt der Zeit" Gruppenaktivierungskarten für Anreizzeichen (Ring von Dollarzeichen oder Pfundzeichen), Antwortvorbereitung (rote Fixierung) und Sakkadenreaktion (peripherer Blitz), kollabiert über Anreiztyp und Altersgruppe. Bildschwelle ...

 

Abbildung 4.

Cue Epoch Times-Kurse zeigen Alter und / oder Anreiz Interaktionen im Laufe der Zeit. Zeitabläufe wurden aus einer Kugelmaske (9-mm Durchmesser) extrahiert, die auf Koordinaten des Peak-Voxels zentriert war (siehe Materialien und Methoden). Nur zur Veranschaulichung, schwarz ausgefüllt ...

 

Abbildung 5.

Reaktionsvorbereitung (Belohnungsprognose) Zeitverläufe, die Alter und / oder Anreiz-Interaktionen über die Zeit zeigen. Zeitabläufe wurden aus einer Kugelmaske (9-mm Durchmesser) extrahiert, die auf Koordinaten des Peak-Voxels zentriert war (siehe Materialien und Methoden). Zur Visualisierung ...

 

Abbildung 6.

Saccade Antwort Epochen Zeit Kurse zeigen Alter und / oder Anreiz Interaktionen im Laufe der Zeit. Zeitabläufe wurden aus einer Kugelmaske (9-mm Durchmesser) extrahiert, die auf Koordinaten des Peak-Voxels zentriert war (siehe Materialien und Methoden). Nur zu Visualisierungszwecken, ...

Innerhalb jedes "Haupteffekt der Zeit" -Bildes wurden funktionell definierte ROIs (nachfolgend auch als "Cluster" bezeichnet) als nächstes anhand von bereits in der Literatur etablierten Methoden identifiziert (Wheeleret al. 2005; Velanova et al. 2008). Erstens, Peak-Voxel, die einen Schwellenwert von P <0.001 (nicht korrigiert) wurden identifiziert und nach der Größe der F-Statistik sortiert. Als nächstes wurde eine Kugelmaske mit 9 mm Durchmesser auf jedes Maximum zentriert. Anschließend haben wir den Haupteffekt des Zeitbilds für mehrere Vergleiche anhand von Kriterien aus einer Monte-Carlo-Simulation korrigiert (http://afni.nimh.nih.gov/afni/doc/manual/AlphaSim), die zeigten, dass eine Clustergröße von mindestens 17 zusammenhängenden Voxeln zusammen mit einem einzelnen Voxel erforderlich war P Wert von 0.001, um eine korrigierte Bildpegel-Signifikanz von P <0.05. Funktionale ROIs wurden definiert, indem alle Voxel, die in die maximal zentrierte 9-mm-Kugel fielen, in das nicht korrigierte Bild einbezogen wurden und dann Voxel ausgeschlossen wurden, die keine Korrekturen für mehrere Vergleiche bestanden hatten. Wir haben diese funktional definierten Cluster dann als Masken verwendet und die geschätzten Zeitverläufe aus den Voxelbestandteilen für jedes Subjekt und über beide Anreizbedingungen hinweg extrahiert. Auf diese Weise haben wir sichergestellt, dass dieselben Regionen themenübergreifend berücksichtigt werden. Die Zeitverläufe wurden über die Probanden gemittelt und dann mit ANOVA mit wiederholten Messungen analysiert. Altersgruppe (Erwachsener, Jugendlicher) diente als Faktor zwischen den Subjekten; Zeit (0–12 TR) und Anreizbedingung (Belohnung, neutral) lagen innerhalb der Faktoren der Probanden. Sofern nicht anders angegeben, werden sphärizitätskorrigierte (Greenhouse-Geisser) Signifikanzniveaus angegeben. Im Folgenden berichten wir über alle Regionen, die in der Sammelkartenkarte „Haupteffekt der Zeit“ identifiziert wurden, und stellen Zahlen für Zeitverläufe für Regionen bereit, die ein signifikantes Alter nach Zeit, Anreiz nach Zeit und / oder Alter nach Anreiz nach Zeitinteraktionen über das gesamte Gebiet zeigen geschätzte Antwort (13 Zeitpunkte).

Wir stellen fest, dass in mehreren untersuchten Regionen die mittlere geschätzte Zeitverlaufsreaktion eine biphasische Antwort oder einen zeitlich späteren Peak zeigte (der mehr als 6 s nach dem Einsetzen der Testkomponente auftrat). Es ist derzeit unklar, ob die zeitlich späteren Peaks funktionelle Bedeutung haben (z. B. individuelle Subjektvariabilität bei der Rekrutierung einer bestimmten Region oder verzögerte Signalisierung in einer Region) oder einfach ein Ergebnis unserer Dekonvolutionsanalysen, die keine feste HDR-Form annehmen . Daher führten wir auch eine zweite, konservativere ANOVA mit wiederholter Messung durch, bei der nur die geschätzten Antworten bei TRs 3-6 berücksichtigt wurden. Diese Zeitpunkte wurden gewählt, da sie 3-7.5 s nach dem Beginn des Stimulus umfassen, was den anfänglichen Peak in einer stereotypen hämodynamischen Antwort erfassen würde, die zwischen 4 und 6 nach Stimulus-Präsentation auftreten würde. Zeitverläufe von allen ROIs, die in den Omnibus-Haupteffekten der Zeitkarte für jede Versuchsperiode identifiziert wurden, wurden ebenfalls unter Verwendung dieses Ansatzes analysiert. Für jede dieser Analysen wurden nur "korrekte" AS-Versuche analysiert. Schließlich stellen wir fest, dass die Möglichkeit, BOLD-Zeitverläufe über Entwicklungsaltersgruppen hinweg in einem gemeinsamen stereotaktischen Raum zu vergleichen, gut belegt ist (Kanget al. 2003; Wengeret al. 2004; Brown et al. 2005).

Als Validitätsprüfung für unsere entfalteten Zeitverläufe aus den einzelnen Versuchsphasen versuchten wir zu verifizieren, dass die Summe der einzelnen Versuchskomponenten zu einer typischen HDR - Form führen würde und dass die summierte Response eng mit dem Zeitverlauf der Studie übereinstimmt ein ganzes. Dazu summierten wir zunächst die geschätzten Zeitverläufe aus jeder einzelnen Versuchsphase (Stimmung + Antwortvorbereitung + Sakkadenreaktion) in jedem Voxel des Gehirns und verschoben den Zeitverlauf der Reaktionsvorbereitung um 1.5 s, um den Beginn dieser Komponente zu berücksichtigen in einem Versuch und der Saccade Antwort Epochen-Zeit-Kurs von 3 s. Als nächstes wurde die IRF für den gesamten Versuch (dh Hinweis, Vorbereitung und Reaktion zusammen) in jedem Voxel erzeugt, indem eine separate Dekonvolutionsanalyse durchgeführt wurde, bei der nur der Beginn jedes Versuches codiert und die Antwort bis zu 21 s nach dem Versuch geschätzt wurde Versuchsbeginn. Jeder dieser Zeitverläufe (Hinweis, Antwortvorbereitung [zeitverschoben], Sakkadenreaktion [zeitverschoben], summierte Reaktion und Gesamtversuch) wurde dann über jedes Voxel gemittelt, das in der "Haupteffekt der Zeit" -Kugelmaske identifiziert wurde gezeichnet (Ergänzende Feigen. 1-6). Dieser Vorgang wurde dann für die Sphärenmasken der Reaktionspräparation und Sakkadenreaktion repliziert. Diese Validitätsprüfung zeigte, dass eine Summe der Zeitverläufe der Komponenten zu einer typischen hämodynamischen Antwort führte, die zusätzliche Unterstützung für unsere Dekonvolutionsprozeduren lieferte. Ergänzende Abbildungen 1-6 zeigen Beispielplots aus unserer Zeitverlaufsverifikationsanalyse. Ein hoher Grad an Ähnlichkeit wurde zwischen summierten (dicke schwarze Linien) und ganzen Versuchsreihen (rote Linien) und kanonischen HDR-Profilen gefunden.

Verhalten

Wiederholte Messungen ANOVA auf korrekte inhibitory Response-Raten über Altersgruppen und Anreizbedingungen zeigten eine signifikante Haupteffekt der Anreiz-Typ (F(1,32) = 18.9424, P <0.001) und ein Trend für einen Haupteffekt der Altersgruppe (F(1,32) = 3.491, P = 0.071), aber keine Altersgruppe durch eine Interaktion vom Anreiztyp. Wie erwartet, folgten alle Probanden konsequent den Prosakkadenfehlern mit korrigierenden Antworten an den entsprechenden Ort, ähnlich wie in früheren Berichten (Velanova et al. 2008), was darauf hinweist, dass die Anweisungen für die Aufgabe verstanden wurden, aber es war nicht gelungen, die reflexive Sakkade zu hemmen.

Angesichts unserer Hypothesen, dass Erwachsene und Jugendliche im Vergleich zu neutralen Studien weniger hemmende Fehler bei der Belohnung erzeugen, werden geplante Vergleiche der Wirkung der Anreizart auf die Leistung (korrekte Ansprechrate und Latenz) innerhalb jeder Altersgruppe (Belohnung vs. neutral für Jugendliche; Belohnung vs Neutral für Erwachsene) wurden ebenfalls unter Verwendung von Bonferroni-angepassten Alpha-Werten von 0.025 pro Test (0.05 / 2) durchgeführt. Jugendliche erzielten im Vergleich zu neutralen Studien (t(17) = 4.500, P <0.001) (siehe Abb.. 2A). Die Leistung von Erwachsenen zeigte im Vergleich zu neutralen Versuchen (t(15) = 1.939, P = 0.072).

 

Abbildung 2.

Verhaltensergebnisse. (A) Korrekte Responserate für Jugendliche (linke Balken) und Erwachsene (rechte Balken) für neutrale (ungefüllte Balken) und belohnte (gehackte Balken) Versuche. (B) Latenzen von korrekten ASs. (C) Latenzen von Hemmungsfehlern. Ein einzelner Stern (*) zeigt an ...

Die Latenz zur Einleitung einer korrekten AS zeigte einen Haupteffekt des Anreizes (F(1,32) = 22.695, P <0.001), aber kein Haupteffekt der Altersgruppe oder Altersgruppe durch Incentive-Interaktion. Geplante Vergleiche ergaben, dass beide Altersgruppen im Vergleich zu neutralen Studien (Jugendliche, t(17) = 3.215, P = 0.005 und Erwachsene, t(15) = 3.498, P = 0.003).

Die Latenzen von fehlerhaften Sakkaden (als "Prosakkadenfehler" bezeichnet, wenn die Versuchspersonen anfänglich auf den peripheren Stimulus schauen) zeigten keine signifikante Altersgruppe durch Anreizinteraktion. Geplante Vergleiche zeigten, dass Jugendliche, aber nicht Erwachsene, im Vergleich zu neutralen Studien signifikant schnellere Reaktionen auft(17) = 2.400, P = 0.022). Figure 2B,C stellt die Latenzen von korrekten bzw. falschen AS grafisch dar. Mittelwerte und Standardabweichungen für die korrekte Ansprechrate und Latenzen für korrekte Versuche sind in Tabelle 1.

 

Tabelle 1

Verhaltensergebnisse für Belohnung und neutrale AS-Studien

Schließlich wurden angesichts der relativ großen Altersspanne der getesteten Jugendlichen separate Gruppenvergleiche zwischen "älteren" und "jüngeren" Jugendlichen durchgeführt, um die Möglichkeit zu untersuchen, dass der Altersunterschied zwischen älteren Jugendlichen und Erwachsenen nicht groß genug war, um Unterschiede aufzuzeigen. Das heißt, wenn ältere Heranwachsende sich signifikant von jüngeren unterscheiden, könnten Daten von älteren Heranwachsenden die nicht signifikanten Auswirkungen des Alters beeinflussen. Wir haben einen Median-Split verwendet, um die 18-Jugendlichen in ältere Personen zu teilen (N = 9; 6 17-Jährige und 3 16-Jährige) und jüngere Gruppen (N = 9; 3 13-Jährige, 1 14-Jährige, 4 15-Jährige und 1 16-Jährige [das jüngste der getesteten 4 16-Jährigen]). Unabhängige Probe tDie Tests wurden auf "jungen" und "alten" jugendlichen Ansprechraten und Latenzdaten für beide Versuchstypen durchgeführt. Keine signifikanten Unterschiede (alle Pwurden> 0.05) beobachtet.

fMRI

Ein verteiltes Netzwerk von Gehirnregionen wurde in jeder Versuchsphase sowohl bei Erwachsenen als auch bei Jugendlichen eingesetzt, einschließlich erwarteter okulomotorischer Kontrollregionen (z. B. kortikale Augenfelder und Basalganglien) und belohnungsbezogenen Regionen (z. B. OFC und VS) (Abb.. 3). An mehreren Stellen identifizierten wir signifikante Alter- und / oder Anreiz-Interaktionen mit der Zeit entweder über die gesamte geschätzte Antwort (13-Zeitpunkte) oder TRs 3-6 (siehe Materialien und Methoden). Diese Ergebnisse, getrennt durch Versuchsepochen, werden unten detaillierter diskutiert.

Kontrollregion: primärer visueller Cortex

Funktionell definierte Cluster im visuellen Kortex (BA 17, 18) bestätigten während jeder Versuchsphase, dass Jugendliche im Vergleich zu Erwachsenen ein ähnliches HDR erzeugen. Die untersuchten Schwerpunkte zeigten eine robuste Teilnahme an der AS-Aufgabe, aber keine Interaktion von Alter oder Anreiz nach Zeit (Ergänzende Abb. 7).

Epoche 1: Incentive Cue

Okulomotorische und inhibitorische Kontrollregionen

Keine der untersuchten ROOMs der Okulomotorsteuerung zeigte ein signifikantes Alter nach Zeit, einen Anreiz nach Zeit oder ein Alter durch Anreiz durch Zeitinteraktion über die 13-geschätzten Zeitpunkte während der Präsentation des Anreiz-Cue. Über TRs 3-6 haben wir jedoch einen Anreiz durch zeitliche Interaktion entlang der richtigen sPCS (26, -13, 53) (F(3,96) = 2.695, P = 0.05), rechter unterer frontaler Gyrus (44, 11, 32) (F(3,96) = 4.474, P = 0.006), sowie linker Precuneus (-28, -64, 41) (F(3,96) = 2.959, P = 0.036). Im linken IPL (-28, -52, 38) (BA 7, dorsal und medial zum supramarginalen Gyrus) wurde ein Alter durch Anreiz durch zeitliche Interaktion beobachtet (F(3,96) = 3.397, P = 0.021) (Tabelle 2). In jeder dieser Regionen waren die Reaktionen der jugendlichen Belohnung und der Studie ähnlich wie die Kurse für erwachsene Belohnungen und neutrale Zeit (Abb.. 4). Jugendliche zeigten jedoch in neutralen Studien abgeschwächte Reaktionen in diesen Bereichen.

 

Tabelle 2

Regionen, die während des Cue beobachtet wurden (nur korrekte Studien), die signifikante Interaktionseffekte zeigten

Tabelle 3 liefert den Ort von Peak-Voxeln für alle funktionalen Cluster, die in a priori anatomischen Regionen beobachtet werden, die eine signifikante Modulation über die Zeit während der Anreiz-Cue-Epoche zeigen.

 

Tabelle 3

Regionen, die einen Haupteffekt der Zeit in anatomischen ROIs zeigen, werden während des Cue beobachtet (nur korrekte Studien).

Epoche 2: Vorbereitung der Antwort / Antizipation

Okulomotorische und inhibitorische Kontrollregionen

Im linken sPCS (-25, -13, 56) wurde ein signifikantes Alter durch Anreiz durch zeitliche Interaktion beobachtet (F(12,384) = 2.889, P = 0.032) über die gesamte geschätzte Studie hinweg. In dieser Region hatten die Jugendlichen im Vergleich zu den beiden Anreiztypen im Vergleich zu Erwachsenen einen höheren frühen Höhepunkt sowie eine zeitlich ausgedehnte Reaktion während der Belohnungstests (Abb.. 5). Betrachtet man nur TRs 3-6, so wurde das Alter durch Incentive nach Zeitinteraktion in dieser Region auf einen Trend reduziert (F(3,96) = 2.282, P = 0.084).

Anderswo, über TRs 3-6, beobachteten wir eine Interaktion von Zeit zu Zeit im rechten medialen frontalen Gyrus (MFG) / superioren frontalen Gyrus (17, -10, 53) (F(3,96) = 2.915, P = 0.038). Ein signifikantes Alter durch Anreiz-Zeit-Wechselwirkungen wurde auch in 2 anderen Clustern entlang der linken sPCS beobachtet (-25, -19, 47) (F(3,96) = 2.920, P = 0.038) und (-31, -10, 44) (F(3,96) = 2.909, P = 0.038). In jeder dieser Regionen wurden die Reaktionen der Jugendlichen bei Belohnung und neutralen Versuchen im Vergleich zu den Erwachsenen erhöht (Abb.. 5). Minderwertig wurde im linken iPCS (-28, -1, 35) ein signifikantes Alter durch Anreiz durch zeitliche Interaktion beobachtet (F(3,96) = 3.281, P = 0.024). In dieser Region war die Reaktion der jugendlichen Belohnung ähnlich wie die Belohnung für Erwachsene und die neutrale Reaktion, wobei jedes Mal der Höhepunkt bei etwa 7.5 lags. Der jugendliche neutrale Zeitverlauf erreichte früher eine kleinere Magnitude (3 s) und fiel während dieser Zeitspanne in Richtung Baseline (Bild, 5). Ein bedeutendes Alter durch Anreiz durch zeitliche Interaktion (F(3,96) = 3.836, P = 0.012) über TRs 3-6 wurde auch im linken MFG / anterioren Cingulate (-7, 29, 35) beobachtet (Tabelle 4). Jugendliche zeigten eine erhöhte Reaktion auf die Belohnung in Bezug auf neutrale Studien und auf erwachsene Belohnung und neutrale Reaktionen.

 

Tabelle 4

Regionen, die während der Vorbereitung der Reaktion beobachtet wurden (nur korrekte Studien), die signifikante Interaktionseffekte zeigten

Im posterioren parietalen Kortex zeigte ein Cluster im rechten Precuneus (BA 7) (8, -58, 53) eine signifikante Interaktion von Alter zu Zeit (F(12,384) = 3.093, P = 0.024) über die geschätzten 13-Zeitpunkte. Wie die Zeitkurse aus dieser Region zeigen (Abb.. 5) hatten Jugendliche im Vergleich zu Erwachsenen eine größere evozierte Aktivität für beide Anreizversuchstypen. Bei TRs 3-6 war für diese Region nach wie vor ein signifikanter Anreiz für die Interaktion von Zeit zu Zeit gegeben (F(3,96) = 4.143, P = 0.008).

Tabelle 5 liefert den Ort von Peak-Voxeln für alle funktionalen Cluster, die in a priori anatomischen Regionen beobachtet werden, die eine signifikante Modulation über die Zeit während der Antwortzubereitungsepoche zeigen.

 

Tabelle 5

Regionen, die einen Haupteffekt der Zeit in den anatomischen ROIs zeigen, wurden während der Vorbereitung der Reaktion beobachtet (nur korrekte Studien)

Epoche 3: Sakkadenreaktion

Okulomotorische und inhibitorische Kontrollregionen

Das rechte anteriore Cingulum, BA 24, (2, 23, 26) zeigte einen Anreiz durch zeitliche Interaktion (F(3,96) = 3.99, P = 0.010) (Tabelle 6). Wie im oben genannten OFC-Cluster zeigten Zeitverläufe aus dieser Region eine erhöhte Aktivität hauptsächlich bei Jugendlichen in neutralen Studien. Eine Region im linken anterioren cingulären Gyrus, BA 24, 32, (-1, 11 und 35) zeigte ein signifikantes Alter durch Anreiz durch zeitliche Interaktion (F(12,384) = 2.860, P = 0.037) über die gesamte geschätzte Antwort. Zeitverlauf vom linken anterioren Cingulum (Abb.. 6, links unten) zeigten einen ersten Höhepunkt bei Erwachsenen während Belohnungsstudien und eine ähnliche Reaktion bei Jugendlichen in neutralen Studien. Jugendliche zeigten bei Belohnungsversuchen eine stärkere negative Reaktion. Über TRs 3-6, eine signifikante Altersgruppe nach Zeitinteraktion (F(3,96) = 4.474, P = 0.006) blieb für diese Region bestehen.

Extensive Aktivität wurde an anderer Stelle in den a-priori-okulomotorischen Kontrollregionen in beiden Altersgruppen während der Saccade-Response-Epoche beobachtet, einschließlich sPCS, posteriorem Parietalkortex und Putamen (Tabelle 7) die keine signifikanten Wechselwirkungen von Alter oder Anreiz zeigten (Abb.. 6, Recht).

 

Tabelle 7

Regionen, die einen Haupteffekt der Zeit in anatomischen ROIs zeigen, beobachtet während der Sakkadenreaktion (nur korrekte Studien)

 

Tabelle 6

Regionen, die während der Sakkadenreaktion beobachtet wurden (nur korrekte Studien), die signifikante Interaktionseffekte zeigten

Entwicklungsunterschiede in Reward Contingency-Effekten auf AS-Verhalten

Verglichen mit dem neutralen Zustand waren Studien mit einer Belohnungskontingenz mit einer verbesserten Fähigkeit zur korrekten Hemmung (Heranwachsende) und einer schnelleren Reaktion (Heranwachsende und Erwachsene) verbunden. Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit früheren Verhaltensuntersuchungen, die bei Erwachsenen und Jugendlichen bei belohnten AS-Aufgaben verringerte Fehlerquoten mit Belohnungskontingent zeigen (Duka und Lupp 1997; Jazbecet al. 2005, 2006; Hardinet al. 2007) und legen nahe, dass essentielle Komponenten der Schaltung, die die Belohnungsmodulation der inhibitorischen Kontrolle unterstützen, in der Adoleszenz online sind. Unsere Ergebnisse legen auch nahe, dass Jugendliche besonders empfindlich auf eine Belohnungsmodulation der inhibitorischen Kontrolle reagieren, da Jugendliche, aber nicht Erwachsene, eine signifikante Verbesserung der korrekten Ansprechrate zeigten. Allerdings können wir aufgrund der Augendaten allein nicht davon ausgehen, dass die Leistung von Jugendlichen empfindlicher auf Belohnung reagiert, da eine signifikante Altersgruppe durch eine Interaktion vom Anreiztyp nicht beobachtet wurde. Es kann der Fall sein, dass Erwachsene die Aufgabe bereits während neutraler Studien auf hohem Niveau durchgeführt haben und dass es bei den Belohnungsstudien möglicherweise nicht so viel Raum für Verbesserungen gegeben hat (dh Deckeneffekt). Zukünftige Arbeiten könnten die Unterschiede in der Sensibilität für Belohnungen weiter untersuchen, indem sie die Schwierigkeit der belohnten AS-Aufgabe erhöhen (z. B. durch Verkürzung der Dauer der Vorbereitungsphase). Auch wenn die schlechtere Leistung von Jugendlichen in neutralen Studien auf eine relative Unreife bei der hemmenden Kontrolle zurückzuführen ist, ist es auch möglich, dass Jugendliche die neutralen Studien nicht als "lohnend" empfanden, wie es bei Erwachsenen der Fall war. Mit anderen Worten, Erwachsene waren möglicherweise motivierter, unabhängig von der Art des Anreizes gut zu arbeiten, während die Jugendlichen möglicherweise nur den Prozessen Aufmerksamkeit geschenkt haben, bei denen eine Belohnung auf dem Spiel stand. Zukünftige Arbeiten, die das Verhalten von Jugendlichen und Erwachsenen bei Versuchen mit neutralen Hinweisen sowie Belohnungs- und Verlust- / Bestrafungshinweisen vergleichen, die sich in der Größenordnung unterscheiden, sind notwendig, um mehr Einblick in dieses Thema zu geben.

Sowohl Jugendliche als auch Erwachsene erzeugten im Vergleich zu neutralen Studien schnellere korrekte AS (niedrigere Latenzen) bei der Belohnung, was motivationale Effekte der potenziellen finanziellen Belohnung auf endogen getriebene Sakkaden widerspiegelt (Roesch und Olson 2004; Hikosakaet al. 2006). Die Latenzdaten, die hier berichtet werden, stimmen mit vorherigen Studien mit nichtmenschlichen Primaten überein, die zeigen, dass Sakkaden zu belohnten (nicht-belohnten) Orten Latenzen reduziert haben, die auf erhöhte kontralaterale neuronale Aktivitätsniveaus in Basalganglien vor Augenbewegungsreaktionen zurückzuführen sind (Hikosakaet al. 2006). Darüber hinaus waren die Latenzen von AS-Fehlern bei Belohnungs- versus neutralen Studien bei Jugendlichen ebenfalls schneller, unterschieden sich jedoch nicht in der Gruppe der Erwachsenen. Die Beobachtung, dass Jugendliche während der Belohnungs- versus Neutral-Fehler-Studien schnellere Latenzen haben, deutet weiter darauf hin, dass Jugendliche empfindlicher auf Belohnungskontingente reagieren; Diese erhöhte Reaktivität auf Belohnungen kann zu einer erhöhten Impulsivität während der Adoleszenz beitragen.

Zusammenfassend zeigen die Verhaltensergebnisse, dass der Belohnungsanreiz die allgemeine Hemmungskontrolle (dh die korrekte Ansprechrate) verbessert und die sakkadische Reaktionszeit sowohl bei Jugendlichen als auch bei Erwachsenen verringert.

Reward Contingency Auswirkungen auf das Gehirn Antworten in der Jugend im Vergleich zu Erwachsenen

Obwohl Jugendliche während der gesamten Aufgabe ein weitgehend ähnliches neuronales Netzwerk wie Erwachsene rekrutierten, einschließlich der VS, sPCS, IPL und des mittleren frontalen Gyrus, gab es deutliche Entwicklungsunterschiede bei der Aktivierung während getrennter Epochen der Aufgabe. Zwei Hauptmuster von Altersgruppenunterschieden wurden beobachtet: 1) Regionen, in denen Jugendliche für Belohnungsversuche unterschiedliche Rekrutierungen zeigten als Erwachsene, was auf Immatures in Belohnungsverarbeitung und 2) -Regionen hinwies, in denen Heranwachsende stärkere Rekrutierung über Anreize zeigten, was frühere Befunde von Unfruchtbarkeit bei inhibitorischer Kontrolle unterstützte. Auf diese Unterschiede wird in den folgenden Abschnitten näher eingegangen:

Bemerkenswerterweise beobachteten wir während der Studienepochen bilaterale Aktivitätscluster in der sPCS in der Nähe der Verbindung mit dem Sulcus frontalis superior, einem Bereich, der wiederholt als das menschliche Homolog des Affen FEF vorgeschlagen wurde (Lunaet al. 2001; Curtis und Connolly 2008). Single-Unit-Aufnahmen von nicht-menschlichen Primaten haben gezeigt, dass FEF-Neuronen während der Reaktionsvorbereitungszeit von AS-Studien aktiv sind und in Richtung auf eine Sakkade ansteigen (Bruce und Goldberg 1985; Hanes und Schall 1996; Munoz und Everling 2004). Angesichts der Tatsache, dass die Aktivierungscluster in der Nähe von sPCS in der vorliegenden Studie tatsächlich während der Vorbereitungsphase und während der Sakkadenreaktion aktiv waren (vgl Ergänzende Figuren) und dass die berichteten Cluster räumlich in der Nähe der Cluster waren, die mit ähnlichen okulomotorischen Paradigmen (AS, visuell geführte und speichergeführte Sakkadenaufgaben) in früheren Studien aus unserem Labor identifiziert wurden (Lunaet al. 1998, 2001; Geieret al. 2007, 2009) und andere (Paus 1996; Sweeneyet al. 1996; Brown et al. 2004; Curtis und Connolly 2008), schließen wir vorsichtig, dass die berichteten sPCS-Cluster der Aktivierung in der Nähe der Kreuzung mit dem vorderen Sulcus superior (BA 6) wahrscheinlich das menschliche Homolog des Affen FEF sind.

In ähnlicher Weise wurde die Aktivierung entlang der dorsomedialen Wand nahe dem dorsalen Teil des paraCS (BA 6) zuverlässig mit Augenbewegungen assoziiert (Grosbraset al. 1999) und wird häufig als ergänzendes Augenfeld (SEF) bezeichnet (Lunaet al. 2001; Brown et al. 2004). Der Kortex unmittelbar rostral zu einer vertikalen Linie, die sich von der anterioren Kommissur neben der vermeintlichen SEF erstreckt, wird häufig als präsupplementäre motorische Fläche bezeichnet (Lunaet al. 2001; Curtis und D'Esposito 2003). In den übrigen Abschnitten beziehen wir uns auf diese Regionen anhand ihrer mutmaßlichen funktionellen Bezeichnungen, um Vergleiche zwischen unseren Ergebnissen, der vorhandenen bildgebenden Literatur und den reichen nichtmenschlichen Okulomotor- und Belohnungsschriften des Primaten zu erleichtern.

Entwicklungsunterschiede in der Reward-Cue-Bewertung

Während der Präsentation des Anreiz-Queues (Ring von Dollar-Scheinen oder Pfund-Zeichen), als die Wertigkeit des Anreiz-Queues anfänglich bewertet wurde (dh wenn das Subjekt feststellte, ob der bevorstehende Versuch eine Belohnung sein sollte "Gewinn" oder neutral "Nein gewinnen "Studie", zeigten Erwachsene und Jugendliche eine differentielle Antwort in der VS. Das VS wurde bei der vorausschauenden Verarbeitung von Belohnungen, einschließlich der anfänglichen Belohnungserkennung, Vorhersage und Antizipation (Knutson und Cooper 2005). Jugendliche zeigten eine anfängliche negative Reaktion, die für Belohnungs- und neutrale Studien nahezu identisch war (Abb.. 4), dass die Wertigkeit des Cue nicht differentiell verarbeitet wurde. Im Gegensatz dazu zeigten Erwachsene eine Aktivität im rechten VS während des Belohnungs-Hinweises, der eine gewisse Differenzierung von neutralen Signalen zeigte, was nahelegt, dass der Belohnungs-Hinweis ausgewertet wurde. Darüber hinaus wurde ein späterer Peak gegen Ende der geschätzten Antwort sowohl für Belohnungs- als auch neutrale Studien bei Erwachsenen, aber nicht bei Jugendlichen beobachtet.

Die beobachteten BOLD-Signaländerungen im VS von Erwachsenen und Jugendlichen könnten mit der Dynamik der DA-Signalgebung zusammenhängen (Knutson und Gibbs 2007). Nichthumane Primatenstudien haben gezeigt, dass DA-Neuronen, die aus dem Mittelhirn stammen und prominent zum dorsalen und ventralen Striatum und PFC projizieren, phasisch auf Belohnungen und belohnungsvorhersagende Reize reagieren (Schultz 1998), und würde als Reaktion auf die Präsentation der Anreize in dieser Studie wahrscheinlich aktiv sein. Darüber hinaus wurde bei einigen DA-Neuronen gezeigt, dass sie phasische Aktivierungen gefolgt von Depressionen als Reaktion auf neuartige oder intensive Reize (Schultz et al. 1993; Schultz 2002). Daher könnten die abgeschwächten Reaktionsprofile, die bei Jugendlichen beobachtet wurden, widerspiegeln, dass der Anreizreiz für die Jugendlichen anfänglich motivierender oder intensiver war. Obwohl bei Erwachsenen die zugrundeliegenden neuronalen Mechanismen, die zu dem später auftretenden Peak beitragen, nicht bekannt sind und vorsichtig interpretiert werden müssen, könnte ein möglicher Faktor die langsame, tonische Zündung von DA-Neuronen sein, die über ausgedehnte Zeitskalen auftreten kann (Schultz 2002; Knutson und Gibbs 2007). Dieser Mechanismus, der nützlich sein könnte, um die Motivationsverarbeitung während längerer Zeiten aufrechtzuerhalten, ist möglicherweise noch nicht reif für die Adoleszenz. Möglicherweise könnten diese unterschiedlichen Antwortmuster bei Erwachsenen und Jugendlichen mit Veränderungen in der Dichte und dem Verteilungsmuster verschiedener DA-Rezeptorsubtypen im Zusammenhang stehen, die mit dem Alter auftreten (Seemanet al. 1987; Menget al. 1999; Speer 2000).

Okulomotorische und Kontrollregionen wurden über Anreize für Erwachsene und Belohnungen für Jugendliche als Reaktion auf den Anreiz (Abb.. 4). In neutralen Studien wurden die Reaktionen der Jugendlichen in diesen Regionen jedoch deutlich abgeschwächt, obwohl sie korrekte inhibitorische Reaktionen zeigten (man erinnere sich, dass nur korrekte Studien in die Zeitverlaufsanalysen einbezogen wurden). Angesichts der Tatsache, dass Jugendliche bei neutralen Studien insgesamt mehr Fehler aufwiesen und während korrekter neutraler Studien langsamere Initialisierungszeiten aufwiesen, legen diese Ergebnisse nahe, dass Jugendliche ohne Anreize eine geringere Rekrutierung von Regionen zeigen, von denen bekannt ist, dass sie AS-Leistungen unterstützen (Everlinget al. 1997; Connollyet al. 2002; Curtis und D'Esposito 2003). Erhöhte Aktivität während Belohnungsstudien in präfrontalen Regionen einschließlich der vermeintlichen FEF, die bekanntlich die okulomotorische Reaktionsplanung unterstützen (Curtis und D'Esposito 2003), legt nahe, dass diese frontalen Regionen schnelle, korrekte inhibitorische Reaktionen bei Jugendlichen vermitteln können. Darüber hinaus wurden die Reaktionen von Erwachsenen auf das Belohnungssignal, insbesondere bei linkem IPL und rechtem iPCS, zeitlich im Vergleich zur neutralen Reaktion des Erwachsenen und zu jugendlicher Aktivität verlängert. Jede dieser Regionen wurde zuvor mit verschiedenen Aspekten der okulomotorischen und / oder Aufmerksamkeitskontrolle in Verbindung gebracht (Gitelmanet al. 1999; Cabeza und Nyberg 2000; Lunaet al. 2001; Brown et al. 2004), insbesondere bei der Vorbereitung vonConnollyet al. 2002; Curtis und Connolly 2008). Ein verstärktes Engagement dieser Regionen während Belohnungsreklamen spiegelt wahrscheinlich wider, dass potentielle Gewinne für beide Altersgruppen prägnanter sind, was nicht überraschend ist, was wahrscheinlich zu ihren schnelleren Reaktionslatenzen und höheren korrekten Ansprechraten beiträgt. Belohnungen können eine größere relative Wirkung auf die Aufmerksamkeit und Leistung bei Jugendlichen im Vergleich zu Erwachsenen haben, da Jugendliche in diesen Regionen während neutraler Studien eine schwache frühe Reaktion, aber eine erhöhte Teilnahme während Belohnungsstudien zeigen. Jugendliche machen die AS-Aufgabe immer noch nicht so gut wie Erwachsene (Fischer et al. 1997; Munoz et al. 1998; Klein und Foerster 2001), dass es für sie schwieriger ist, freiwillig eine Reaktion zu verhindern. Aufgrund dieser größeren Schwierigkeiten bei der kognitiven Kontrolle können sich Jugendliche auf präfrontale Exekutivsysteme stützen, um eine verbesserte Leistung in ähnlicher Weise wie Erwachsene zu unterstützen, die eine erhöhte Abhängigkeit von präfrontalen Systemen zeigen, wenn die kognitive Belastung erhöht wird (Keller et al. 2001).

Entwicklungsunterschiede in der Belohnung Erwartung / Antwort Vorbereitung

Während der Reaktionspräparation / Belohnungs-Antizipationsepoche (rote Fixierungskreuzung), wenn Probanden mutmaßlich auf eine Belohnung oder auf keinen Gewinn (neutral) reagierten, fanden wir, dass Jugendliche, aber nicht Erwachsene, während der Belohnungsversuche robuste Aktivität im VS zeigten (Abb.. 5 oben links). Dieses Ergebnis deutet auf Hyperaktivität während der Erwartung einer Belohnung bei Jugendlichen im Vergleich zu Erwachsenen hin. Unsere Ergebnisse, die eine relative überaktive VS-Funktion während der Reaktionsvorbereitung, aber eine unteraktive (negative) Funktion früher während der anfänglichen Präsentation des Anreiz-Cue zeigen, können zu einem andauernden Problem in der Belohnungsliteratur bezüglich Hyper- und Hypofunktionalität des jugendlichen Belohnungssystems sprechen (Speer 2000; Chambers et al. 2003; Ernst et al. 2006). Zum Beispiel, Björket al. (2004) fanden heraus, dass Jugendliche die VS im Vergleich zu Erwachsenen zu wenig unteraktivieren, während die Probanden erwarten, dass sie auf eine Belohnung reagieren, was eine hypofunktionelle Hypothese unterstützt. Im Gegensatz, Ernst et al. (2005) und Galvanet al. (2006) (Zum Beispiel, wenn Belohnung Größe hoch war), zeigte, dass Jugendliche "über" aktivieren diese Region in Reaktion auf eine Belohnung erhalten, Unterstützung Hyperfunktionalität. Unsere Daten zeigen, dass der jugendliche VS "beide" zeigen kann: eine anfängliche Abnahme der Aktivität als Reaktion auf Anreizsignale, die als relative Unteraktivität interpretiert werden könnte, gefolgt von einer deutlichen hyperaktiven Reaktion auf die Belohnungserwartung. Die hier berichteten Ergebnisse geben Aufschluss über scheinbar widersprüchliche Befunde in der Literatur und weisen darauf hin, dass es unterschiedliche Entwicklungsverläufe für zeitlich unterschiedliche Stadien der antizipatorischen Belohnungsverarbeitung geben kann.

Obwohl der Mechanismus, der dem Aktivitätsmuster zugrunde liegt, das bei jugendlichen VS beobachtet wurde, nicht direkt aus dieser Studie abgeleitet werden kann, ist eine erhöhte DA-Signalübertragung ein potenzieller Faktor. Konvergierende Belege aus Nagetier- und Primatenmodellen weisen auf einen allgemeinen Anstieg der DA-Werte während der Adoleszenz hin (Seemanet al. 1987; Kalsbeeket al. 1988; Rosenberg und Lewis 1994, 1995; Menget al. 1999; für eine Überprüfung siehe Speer 2000), die in Verbindung mit einer anderen Konstellation von DA-Rezeptor-Subtypen (Seemanet al. 1987; Menget al. 1999; Speer 2000) und eine wahrscheinliche Gesamtüberfülle von Synapsen im Striatum (Sowellet al. 1999), können zu 2 verschiedene Formen einer erhöhten Belohnungsreaktion, negativer Aktivität als Reaktion auf das Anreiz-Cue (reflektierte erhöhte Belohnung) und positive Reaktionen während der Vorbereitung der Reaktion (reflektierte erhöhte Erwartung einer Belohnung) beitragen (Cooper und Knutson 2008).

Jugendliche zeigten auch eine erhöhte Rekrutierung von vermeintlichem FEF im Vergleich zu Erwachsenen während der Vorbereitungsphase für neutrale und Belohnungsversuche. Dies legt nahe, dass Jugendliche FEF anfänglich mehr rekrutieren als Erwachsene, um sich darauf vorzubereiten, eine korrekte inhibitorische Reaktion unabhängig vom Belohnungsanreiz durchzuführen. Wichtig ist, dass Jugendliche auch während der Belohnungsversuche im mutmaßlichen FEF sowie MFG / anterior cingulate (Abb.. 5). Nichthumane Primatenstudien haben gezeigt, dass ein vorbereitender Aufbau von Aktivitätsniveaus in FEF- "Fixierungs" -Neuronen zur erfolgreichen Inhibierung einer Sakkade in Richtung des peripheren Ziels in der AS-Aufgabe beiträgt, möglicherweise durch tonische Hemmung von saccade-generierenden Motoneuronen (Schall et al. 2002; Munoz und Everling 2004). Es wurde gezeigt, dass Neuronen im anterioren Cingulum mehrere Signale tragen, einschließlich eines Signals, das mit der Antizipation und der Zufuhr von Verstärkung verbunden ist (Schall et al. 2002). Wir nehmen an, dass die erhöhte Aktivierung, die wir in der mutmaßlichen FEF beobachten, eine Zunahme der fixationsbedingten neuronalen Aktivität widerspiegelt, die dann zu einer Verbesserung der jugendlichen Leistung (korrekte Ansprechraten) durch Verbesserung der Reaktionsvorbereitung beiträgt. Darüber hinaus können erhöhte antizipatorische Signale im VS und anterioren Cinguli während Belohnungsstudien zu einem verstärkten Signal in der mutmaßlichen FEF beitragen, was wiederum einen noch größeren Top-down-Einfluss auf Sakkaden-verwandte Neuronen im Caudatus und Colliculus superior ausüben könnte (Ding und Hikosaka 2006; Hikosakaet al. 2006). Zukünftige Einzelstudien werden benötigt, um diese vorgeschlagenen Mechanismen zu untersuchen.

In jedem Fall weisen die hier vorgelegten Daten darauf hin, dass die neuralen Mechanismen, die der Identifizierung und Antizipation von Belohnung-Hinweisen zugrunde liegen, weit verbreitet sind (z. B. Cingulate, FEF und Basalganglien) (O'Doherty et al. 2004) und unreif während der Adoleszenz. Es wurde weithin vermutet, dass in der Pubertät ein normatives Ungleichgewicht zwischen belohnungs- und kognitiv-kontrol-lierten Gehirnregionen besteht, was wahrscheinlich Schwachstellen für die Risikobereitschaft darstellt (Steinberg 2004; Ernst et al. 2006; Galvanet al. 2006; Caseyet al. 2008). Es mag sein, dass reife, belohnungsmotivierte Verhaltenskontrolle und das Entstehen konsistenter, erwachsenenhafter adaptiver Entscheidungsfindung auf der funktionellen Integration mehrerer Gehirnregionen, einschließlich PFC, beruht (Lunaet al. 2004).

Entwicklungsunterschiede in der Antwort / Belohnung "Feedback"

Während der Reaktion auf Sakkaden zeigten die meisten der rekrutierten Regionen keine signifikanten Interaktionen zwischen Gruppen oder Anreiz durch Zeit (Tabelle 7; Abb.. 6, Recht). Jugendliche rekrutierten jedoch bei neutralen Studien eine Region in der linken lateralen OFC, die von Erwachsenen nicht signifikant in Mitleidenschaft gezogen wurde (Abb.. 6, oben links). Das OFC wurde mit zahlreichen Aspekten der Belohnungsverarbeitung in Verbindung gebracht (Kringelbach und Rolls 2004), einschließlich der Kodierung der Anreizvalenz und -größe während der Belohnungsrückmeldung (Delgadoet al. 2000, 2003). Laterale OFC wurde insbesondere mit strafenden / negativen Folgen assoziiert (O'Doherty et al. 2001). Obwohl die Probanden aufgrund ihrer Leistung keine explizite Rückmeldung zu dieser Aufgabe erhielten, zeigten sie dennoch Beweise für eine intrinsische Rückmeldung, wenn ein Fehler gemacht wurde. Das heißt, die Probanden folgten zuverlässig fehlerhaften ASs mit korrigierenden Sakkaden in Richtung des entsprechenden Ortes, was darauf hinweist, dass sie wussten, dass sie einen Fehler gemacht hatten (Velanova et al. 2008). Jugendliche zeigten auch differentielle Reaktionen hauptsächlich während der neutralen Studien im bilateralen dorsalen anterioren Cingulum (Abb.. 6, Mitte und unten links). Eine vorgeschlagene Rolle des dorsalen anterioren Cingulats besteht in der Überwachung des Verhaltensergebnisses (Ridderinkhof, Ullsperger et al. 2004). Es kann sein, dass für Jugendliche das greifbare Ergebnis korrekt durchgeführter neutraler Studien, in denen Geld weder verdient noch verloren geht, zweideutiger und vielleicht sogar negativer ist als Belohnungsprobentergebnis und durch Aktivierung von OFC und dorsalem anteriorem Cingulum signalisiert wird. Zukünftige Arbeiten, die sich auf die Aktivierung konzentrieren, die durch explizites Fehler-Feedback während des belohnungsabhängigen Verhaltens hervorgerufen wird, können dabei helfen, die Rolle von OFC und dorsalem anteriorem Cingulate während der Sakkadenreaktion in dieser Aufgabe zu klären.

Conflict of Interest: Keine deklariert.

1. Adleman NE, Menon V, Blasey CM, weiße CD, Warsofsky IS, Handschuh GH, Reiss AL. Eine Entwicklungs-fMRI-Studie der Stroop-Farbwortaufgabe. NeuroImage. 2002; 16: 61-75. [PubMed]
2. Andersen SL. Trajektorien der Gehirnentwicklung: Punkt der Verletzlichkeit oder Zeitfenster? Neurosci Biobehav Rev. 2003; 27: 3-18. [PubMed]
3. Arnett J. Reckless Verhalten in der Pubertät: eine Entwicklungsperspektive. Entwickler 1992; 12: 339-373.
4. Björk JM, B Knutson, GW Fong, DM Caggiano, Bennett SM, Hommer DW. Incentive-ausgelöste Gehirnaktivierung bei Jugendlichen: Ähnlichkeiten und Unterschiede zu jungen Erwachsenen. J Neurosci. 2004; 24: 1793-1802. [PubMed]
5. Björk JM, Smith AR, Donau CL, Hommer DW. Entwicklungsunterschiede bei der Rekrutierung von posteriorem mesofrontalem Kortex durch riskante Belohnungen. J Neurosci. 2007; 27: 4839-4849. [PubMed]
6. Blair K, Marsh AA, Morton J, Vythilingam M, Jones M, Mondillo K, Kiefer DC, Drevets WC, Blair JR. Wählen Sie das kleinere der beiden Übel, das bessere aus zwei Gütern: Spezifizieren Sie die Rollen des ventromedialen präfrontalen Kortex und des dorsalen anterioren Cingulums in der Objektwahl. J Neurosci. 2006; 26: 11379-11386. [PubMed]
7. Blaukopf CL, DiGirolamo GJ. Differentielle Effekte von Belohnung und Bestrafung auf bewusste und unbewusste Augenbewegungen. Exp Gehirn Res. 2006; 174: 786-792. [PubMed]
8. Breiter HC, Aharon I, Kahneman D, Dale A, Shizgal P. Funktionelle Bildgebung von neuronalen Antworten auf die Erwartung und Erfahrung von Geldgewinnen und -verlusten. Neuron. 2001; 30: 619-639. [PubMed]
9. Breiter HC, Gollab RL, Weisskoff RM, Kennedy DN, Makris N, Berke JD, Goodman JM, Kantor HL, Gastfriend DR, Riorden JP, et al. Akute Auswirkungen von Kokain auf die Aktivität und Emotion des menschlichen Gehirns. Neuron. 1997; 19: 591-611. [PubMed]
10. Breiter HC, Rosen BR. Funktionelle Magnetresonanztomographie der Belohnungsschaltung des Gehirns beim Menschen. Ann NY Acad Sci. 1999; 877: 523-547. [PubMed]
11. Brown MR, Desouza JF, Goltz HC, Ford K, Menon RS, MA Goodale, Everling S. Vergleich von Gedächtnis-und visuell geführten Sakkaden mit ereignisbezogenen fMRI. J Neurophysiol. 2004; 91: 873-889. [PubMed]
12. Brown MR, Goltz HC, Vilis T, Ford KA, Everling S. Hemmung und Generierung von Sakkaden: schnelle ereignisbezogene fMRI von Prosakkaden, Antisakkaden und Nogo-Studien. NeuroImage. 2006; 33: 644-659. [PubMed]
13. Brown TT, Lugar HM, Coalson RS, Miezin FM, Petersen SE, Schlaggar BL. Entwicklungsveränderungen in der menschlichen zerebralen Funktionsorganisation für die Wortgenerierung. Cereb Cortex. 2005; 15: 275-290. [PubMed]
14. Bruce CJ, Goldberg ME. Augenvordergrund des Primas. I. Einzelne Neuronen, die sich vor Sakkaden entladen. J Neurophysiol. 1985; 53: 603-635. [PubMed]
15. Bunge SA, Dudukovic NM, Thomason ME, Vaidya CJ, Gabrieli JD. Unreifer Frontallappen Beitrag zur kognitiven Kontrolle bei Kindern: Beweise von fMRI. Neuron. 2002; 33: 301-311. [PubMed]
16. Cabeza R, Nyberg L. Imaging Kognition II: eine empirische Überprüfung von 275 PET und fMRI-Studien. J Cog Neurosci. 2000; 12: 1-47. [PubMed]
17. Casey BJ, Jones RM, Hase TA. Das jugendliche Gehirn. Ann NY Acad Sci. 2008; 1124: 111-126. [PMC freier Artikel] [PubMed]
18. Casey BJ, Trainor RJ, Orendi JL, Schubert AB, Nyström LE, Giedd JN, Astellanos FX, Haxby JV, Noll DC, Cohen JD, et al. Eine funktionelle MRT-Studie der präfrontalen Aktivierung während der Durchführung einer Go-No-Go-Aufgabe. J Cog Neurosci. 1997; 9: 835-847.
19. Castellanos FX, Tannock R. Neurowissenschaft der Aufmerksamkeitsdefizit- / Hyperaktivitätsstörung: die Suche nach Endophänotypen. Nat Rev Neurosci. 2002; 3: 617-628. [PubMed]
20. Kammern RA, Taylor JR, Petenza MN. Entwicklungs-Neurokreislauf der Motivation im Jugendalter: eine kritische Phase der Suchtgefährdung. Am J Psychiatrie. 2003; 160: 1041-1052. [PMC freier Artikel] [PubMed]
21. Connolly JD, Goodale MA, Menon RS, Munoz DP. Human-fMRT-Nachweis für die neuronalen Korrelate des Vorbereitungssets. Nat Neurosci. 2002; 5: 1345-1352. [PubMed]
22. Cooper JC, Knutson B. Valence und Salienz tragen zur Aktivierung des Nucleus accumbens bei. Neuroimage. 2008; 39 (1): 538-547. [PMC freier Artikel] [PubMed]
23. Corbetta M, Kincade JM, Ollinger JM, McAvoy MP, Shulman GL. Die freiwillige Orientierung ist von der Zieldetektion im menschlichen parietalen Kortex distanziert. Nat Neurosci. 2000; 3: 292-297. [PubMed]
24. Cox RW. AFNI: Software zur Analyse und Visualisierung von funktionellen Magnetresonanz-Neuro-Bildern. Comput Biomed Res. 1996; 29: 162-173. [PubMed]
25. Crews F, He J, Hodge C. Adoleszente kortikale Entwicklung: eine kritische Phase der Vulnerabilität für die Sucht. Pharmacol Biochem Verhalten 2007; 86: 189-199. [PubMed]
26. Curtis CE, Connolly JD. Sakkadenpräparationssignale in den frontalen und parietalen Kortexes des Menschen. J Neurophysiol. 2008; 99: 133-145. [PMC freier Artikel] [PubMed]
27. Curtis CE, D'Esposito M. Erfolg und Misserfolg unterdrücken reflexives Verhalten. J Cog Neurosci. 2003; 15: 409–418. [PubMed]
28. Curtis CE, D'Esposito M. Die Hemmung unerwünschter Aktionen. In: Bargh J, Gollwitzer P, Moresella E, Herausgeber. Die Psychologie des Handelns. 2008. Vol. 2. New York: Guilford Press.
29. Dahl RE. Adoleszente Gehirnentwicklung: eine Periode von Schwachstellen und Chancen. Grundsatzrede. Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 1-22. [PubMed]
30. Delgado MR, Locke HM, Stenger VA, Fiez JA. Dorsalstriatum-Antworten auf Belohnung und Bestrafung: Auswirkungen von Valenz- und Größenmanipulationen. Cogn Affect Behav Neurosci. 2003; 3: 27-38. [PubMed]
31. Delgado MR, Nyström LE, Fissell C, Noll DC, Fiez JA. Verfolgung der hämodynamischen Reaktionen auf Belohnung und Bestrafung im Striatum. J Neurophysiol. 2000; 84: 3072-3077. [PubMed]
32. Ding L, Hikosaka O. Vergleich der Belohnungsmodulation im frontalen Augenfeld und Kaudat des Makak. J Neurosci. 2006; 26: 6695-6703. [PubMed]
33. Duka T, Lupp A. Die Auswirkungen von Anreiz auf Antisakkaden: ist ein dopaminerger Mechanismus beteiligt. Verhalten Pharmacol. 1997; 8: 373-382. [PubMed]
34. Durston S, Davidson MC, Totten- ham N, Galvan A, Spicer J, Fos- sella JA, Casey BJ. Eine Verschiebung von diffuser zu fokaler kortikaler Aktivität mit Entwicklung. Dev Sci. 2006; 9: 1-8. [PubMed]
35. Ernst M, Nelson EE, Jazbec S, Mc Clure EB, Monk CS, Leibenluft E, Blair J, Pine DS. Amygdala und Nucleus accumbens als Reaktion auf Erhalt und Unterlassung von Gewinnen bei Erwachsenen und Jugendlichen. NeuroImage. 2005; 25: 1279-1291. [PubMed]
36. Ernst M., Kiefer DS, Hardin M. Triadisches Modell der Neurobiologie des motivierten Verhaltens in der Adoleszenz. Psychol. Med. 2006; 36: 299-312. [PMC freier Artikel] [PubMed]
37. Eshel N, Nelson EE, Blair RJ, Kiefer DS, Ernst M. Neurale Auswahlsubstrate bei Erwachsenen und Jugendlichen: Entwicklung der ventrolateralen präfrontalen und anterioren cingulären Kortizes. Neuropsychologie. 2007; 45: 1270-1279. [PMC freier Artikel] [PubMed]
38. Everling S, Krappmann P, Flohr H. Kortikale Potentiale vor Pro- und Anti-Sakkaden im Menschen. Elektroenzephalo Clin Neurophysiol. 1997; 102: 356-362. [PubMed]
39. Fischer B, Biscaldi M, Gezeck S. Zur Entwicklung von freiwilligen und reflexiven Komponenten in der menschlichen Sakkadengeneration. Gehirn Res. 1997; 754: 285-297. [PubMed]
40. Galvan A, Hasen TA, Parra CE, Penn J, Voss H, Handschuh G, Casey BJ. Eine frühere Entwicklung des Accumbens relativ zum orbitofrontalen Kortex könnte Risikoverhalten bei Jugendlichen zugrunde liegen. J Neurosci. 2006; 26: 6885-6892. [PubMed]
41. Geier CF, Garver K, Terwilliger R, Luna B. Entwicklung der Arbeitsspeicherwartung. J Neurophysiol. 2009; 101: 84-99. [PMC freier Artikel] [PubMed]
42. Geier CF, Garver KE, Luna B. Schaltung zugrunde liegenden zeitlich erweiterten räumlichen Arbeitsgedächtnis. Neuroimage. 2007; 35: 904-915. [PubMed]
43. Giedd JN, Vaituzis AC, Hamburger SD, Lange N, Rajapakse JC, Kaysen D, Vauss YC, Rapoport JL. Quantitative MRT von Temporallappen, Amygdala und Hippocampus bei normaler menschlicher Entwicklung: Alter 4-18 Jahre. J Compar Neurol. 1996; 366: 223-230. [PubMed]
44. Gitelman DR. ILAB: ein Programm für die postoperative Augenbewegungsanalyse. Behav Res Meth Instr Komp. 2002; 34: 605-612. [PubMed]
45. Gitelman DR, Nobre AC, Parrish TB, La Bar KS, Kim YH, Meyer JR, Mesulam MM. Ein großräumiges verteiltes Netzwerk für verdeckte räumliche Aufmerksamkeit: weitere anatomische Abgrenzung basierend auf stringenten Verhaltens- und kognitiven Kontrollen. Gehirn. 1999; 122: 1093-1106. [PubMed]
46. Goghari VM, MacDonald AW., 3rd Auswirkungen der Variation des experimentellen Designs eines kognitiven Kontrollparadigmas auf Verhaltens- und funktionelle Bildgebungsergebnisse. 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. Dynamische Kartierung der menschlichen kortikalen Entwicklung während der Kindheit bis zum frühen Erwachsenenalter. Proc Natl Acad Sci USA. 2004; 101: 8174-8179. [PMC freier Artikel] [PubMed]
48. Goldman-Rakic ​​PS, Bates JF, Cha- fee MV. Der präfrontale Kortex und der intern erzeugte Motor agieren. Curr Opin Neurobiol. 1992; 2: 830-835. [PubMed]
49. Grobbras MH, Lobel E, Van de Moortele PF, Lebihan D, Berthoz A. Ein anatomischer Orientierungspunkt für die ergänzenden Augenfelder beim Menschen mit funktioneller Magnetresonanztomographie. Cereb Cortex. 1999; 9: 705-711. [PubMed]
50. Guyer AE, Nelson EE, Perez-Edgar K, Hardin MG, Roberson-Nay R, Monk CS, Björk JM, Henderson HA, Pine DS, Fox NA, et al. Striatale funktionelle Veränderung bei Jugendlichen, die durch frühkindliche Verhaltenshemmung gekennzeichnet sind. J Neurosci. 2006; 26: 6399-6405. [PubMed]
51. Hallett PE. Primäre und sekundäre Sakkaden zu durch Anweisungen definierten Zielen. Vision Res. 1978; 18: 1279-1296. [PubMed]
52. Hanes DP, Schall JD. Neurale Kontrolle der freiwilligen Bewegungsinitiation. Wissenschaft. 1996; 274: 427-430. [PubMed]
53. Hardin MG, Schroth E, Kiefer DS, Ernst M. Incentive-bezogene Modulation der kognitiven Kontrolle bei gesunden, ängstlichen und depressiven Jugendlichen: Entwicklung und psychopathologische Unterschiede. J Kinder Psychol Psychiatrie. 2007; 48: 446-454. [PMC freier Artikel] [PubMed]
54. Hare TA, O'Doherty J., Camerer CF, Schultz W., Rangel A. Dissoziieren der Rolle des orbitofrontalen Kortex und des Striatums bei der Berechnung von Zielwerten und Vorhersagefehlern. J Neurosci. 2008; 28: 5623–5630. [PubMed]
55. Hikosaka O, Nakumura K, Nakahara H. Basalganglien orientieren die Augen nach Belohnung. J Neurophysiol. 2006; 95: 567-584. [PubMed]
56. Irwin CE., Jr Das theoretische Konzept von atrisk Jugendlichen. Adolesken Med. 1990; 1: 1-14. [PubMed]
57. Jazbec S, Hardin MG, Schroth E, McClure E, Kiefer DS, Ernst M. Altersbedingter Einfluss von Kontingenzen auf eine Sakkadenaufgabe. Exp Gehirn Res. 2006; 174: 754-762. [PMC freier Artikel] [PubMed]
58. Jazbec S, Mc Clure E, Hardin M, Kiefer DS, Ernst M. Kognitive Kontrolle unter Notfällen bei ängstlichen und depressiven Jugendlichen: eine Anti-Sakkaden-Aufgabe. Biol Psychiatrie. 2005; 58: 632-639. [PubMed]
59. Jenkinson M, Smith S. Eine globale Optimierungsmethode zur robusten affinen Registrierung von Hirnbildern. Med Bild Anal. 2001; 5: 143-156. [PubMed]
60. Kalsbeek A, Voorn P, Buijs RM, Pool CW, Uylings HB. Entwicklung der dopaminergen Innervation im präfrontalen Kortex der Ratte. J Comp Neurol. 1988; 269: 58-72. [PubMed]
61. Kang HC, Burgund ED, Lugar HM, Petersen SE, Schlagger BL. Vergleich von funktionellen Aktivierungsherden bei Kindern und Erwachsenen mit einem gemeinsamen stereotaktischen Raum. NeuroImage. 2003; 19: 16-28. [PubMed]
62. Keller TA, Schreiner PA, Just MA. Die neuralen Grundlagen des Satzverständnisses: eine fMRI-Untersuchung der syntaktischen und lexikalischen Verarbeitung. Cereb Cortex. 2001; 11: 223-237. [PubMed]
63. Klein C, Foerster F. Entwicklung von Prosaccade- und Anti-Sakkaden-Aufgaben bei Teilnehmern im Alter von 6 bis 26 Jahren. Psychophysiologie. 2001; 38: 179-189. [PubMed]
64. Knutson B, Adams CM, Fong GW, Hommer D. Die Erwartung einer zunehmenden monetären Belohnung rekrutiert selektiv Nucleus accumbens. J Neurosci. 2001; 21: RC159. [PubMed]
65. Knutson B, Cooper JC. Funktionelle Magnetresonanztomographie der Belohnungsvorhersage. Curr Opin Neurol. 2005; 18: 411-417. [PubMed]
66. Knutson B, Fong GW, Bennett SM, Adams CM, Hommer D. Eine Region mesialen präfrontalen Kortex verfolgt monetarisch lohnende Ergebnisse: Charakterisierung mit schnellen Ereignis-bezogenen fMRI. NeuroImage. 2003; 18: 263-272. [PubMed]
67. Knutson B, Gibbs SE. Verknüpfung von Nucleus accumbens Dopamin und Blutoxygenierung. Psychopharmakologie (Berl) 2007; 191: 813-822. [PubMed]
68. Kringelbach ML, Rollen ET. Die funktionelle Neuroanatomie des menschlichen orbitofrontalen Cortex: Hinweise aus der Neuroimaging und Neuropsychologie. Prog Neurobiol. 2004; 72: 341-372. [PubMed]
69. Kwong KK, Belliveau JW, Chesler DA, Goldberg IE, Weisskoff RM, Poncelet BP, Kennedy DN, Hoppel BE, Cohen MS, Turner R, et al. Dynamische Magnetresonanztomographie der Aktivität des menschlichen Gehirns während der primären sensorischen Stimulation. Proc Natl Acad Sci USA. 1992; 89: 5675-5679. [PMC freier Artikel] [PubMed]
70. Levin HS, Culhane KA, Hartmann J., Evankovich K, Mattson AJ. Entwicklungsveränderungen in der Leistung bei Tests der angeblichen Frontallappenfunktion. Dev Neuropsych. 1991; 7: 377-395.
71. Liddle PF, Kiehl KA, Smith AM. Ereignisbezogene fMRI-Studie zur Response-Inhibition. Hum Gehirn Mapp. 2001; 12: 100-109. [PubMed]
72. Liston C, Watt R, Tottenham N, Davidson MC, Niogi S, Ulug AM, Casey BJ. Die frontostriatale Mikrostruktur moduliert die effiziente Rekrutierung der kognitiven Kontrolle. Cereb Cortex. 2006; 16: 553-560. [PubMed]
73. Luna B, Garver KE, städtische TA, Lazar NA, Sweeney JA. Reifung von kognitiven Prozessen von der späten Kindheit bis zum Erwachsenenalter. Kind Dev. 2004; 75: 1357-1372. [PubMed]
74. Luna B, Sweeney JA. Die Entstehung kollaborativer Hirnfunktionen: fMRI-Studien zur Entwicklung von Response-Inhibition. Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 296-309. [PubMed]
75. Luna B, Thulborn KR, Munoz DP, Merriam EP, Garver KE, Minshaw NJ, Keshavan MS, Genovese CR, Eddy WF, Sweeney JA. Die Reifung weit verbreiteter Gehirnfunktionen unterstützt die kognitive Entwicklung. NeuroImage. 2001; 13: 786-793. [PubMed]
76. Luna B, Thulborn KR, Strojwas MH, McCurtain BJ, Berman RA, Genovese CR, Sweeney JA. Dorsale kortikale Regionen, die visuell gesteuerte Sakkaden beim Menschen ermöglichen: eine fMRI-Studie. Cereb Cortex. 1998; 8: 40-47. [PubMed]
77. Marsh R, Zhu H, RT Schultz, Quackenbush G, Royal J, Skudlarski P, Peterson BS. Eine fMRI-Studie zur selbstregulatorischen Kontrolle. Hum Gehirn Mapp. 2006; 27: 848-863. [PMC freier Artikel] [PubMed]
78. Mai JC, Delgado MR, Dahl RE, Stenger VA, Ryan ND, Fiez JA, Carter CS. Ereignisbezogene funktionelle Magnetresonanztomographie von Belohnungs-bezogenen Schaltkreisen bei Kindern und Jugendlichen. Biol Psychiatrie. 2004; 55: 359-366. [PubMed]
79. McClure SM, York MK, Montague PR. Die neuronalen Substrate der Belohnungsverarbeitung beim Menschen: die moderne Rolle von FMRI. Neurowissenschaftler. 2004; 10: 260-268. [PubMed]
80. Meng SZ, Ozawa Y, Itoh M, Takashima S. Entwicklungs- und altersbedingte Veränderungen des Dopamintransporters und D1- und D2-Dopaminrezeptoren in menschlichen Basalganglien. Gehirn Res. 1999; 843: 136-144. [PubMed]
81. Munoz DP, Broughton JR, Goldring JE, Armstrong IT. Altersbedingte Leistungsfähigkeit von Menschen bei sakkadischen Augenbewegungsaufgaben. Exp Gehirn Res. 1998; 121: 391-400. [PubMed]
82. Munoz DP, Everling S. Schauen Sie weg: die Anti-Sakkaden-Aufgabe und die freiwillige Kontrolle der Augenbewegung. Nat Rev Neurosci. 2004; 5: 218-228. [PubMed]
83. O'Doherty J, Dayan P, Schultz J, Deichmann R, Friston K, Dolan RJ. Dissoziable Rollen von ventralem und dorsalem Striatum in der instrumentalen Konditionierung. Wissenschaft. 2004; 304: 452-454. [PubMed]
84. O'Doherty J., Kringelbach ML, Rolls ET, Hornak J., Andrews C. Abstrakte Belohnungs- und Bestrafungsdarstellungen im menschlichen orbitofrontalen Kortex. Nature Neurosci. 2001; 4: 95–102. [PubMed]
85. O'Doherty JP, Diechmann R., Critchley HD, Dolan RJ. Neuronale Reaktionen während der Erwartung einer primären Geschmacksbelohnung. Neuron. 2002; 33: 815–826. [PubMed]
86. Ogawa S, Tank DW, Menon R, Ellermann JM, Kim SG, Merkle H, Ugurbil K. Intrinsische Signaländerungen begleitend zur sensorischen Stimulation: funktionelle Gehirnkartierung mit Magnetresonanztomographie. Proc Natl Acad Sci USA. 1992; 89: 5951-5955. [PMC freier Artikel] [PubMed]
87. Ollinger JM, Corbetta M, Shulman GL. Trennprozesse innerhalb einer Studie in der ereignisbezogenen funktionellen MRT: Teil II. NeuroImage. 2001; 13: 218-229. [PubMed]
88. Ollinger JM, Shulman GL, Corbetta M. Trennprozesse im Rahmen einer ereignisbezogenen funktionellen MRT: Teil I. NeuroImage. 2001; 13: 210-217. [PubMed]
89. Ono M, Kubik S, Abernathy CD. Atlas der zerebralen Sulci. New York: Thieme medizinischer Verleger, Inc.; 1990.
90. Paus T. Lage und Funktion des menschlichen frontalen Augenfeldes: eine selektive Überprüfung. Neuropsychologie. 1996; 34: 475-483. [PubMed]
91. Paus T, Babenko V, Radil T. Entwicklung einer Fähigkeit, verbal angewiesene zentrale Blickfixierung bei 8- bis 10-jährigen Kindern zu erhalten. Int J Psychophysiol. 1990; 10: 53-61. [PubMed]
92. Pierrot-Deseilligny CH, Muri RM, Nyffeler T, Milea D. Die Rolle des menschlichen dorsolateralen präfrontalen Kortex im okulären motorischen Verhalten. Ann NY Acad Sci. 2005; 1039: 239-251. [PubMed]
93. Ridderinkhof KR, Band GPH, Logan GD. Eine Studie zum adaptiven Verhalten: Auswirkungen des Alters und irrelevante Informationen auf die Fähigkeit, die eigenen Handlungen zu hemmen. Acta Psychol. 1999; 101: 315–337.
94. Ridderinkhof KR, Ullsperger M, Crone EA, Nieuwenhuis S. Die Rolle des medialen frontalen Kortex in der kognitiven Kontrolle. Wissenschaft. 2004; 306: 443-447. [PubMed]
95. Ridderinkhof KR, van der Molen MW. Mentale Ressourcen, Verarbeitungsgeschwindigkeit und Hemmungskontrolle: eine Entwicklungsperspektive. Biol Psychol. 1997; 45: 241-261. [PubMed]
96. Ridderinkhof KR, van den Wildenberg WP, Segalowitz SJ, Carter CS. Neurokognitive Mechanismen der kognitiven Kontrolle: Die Rolle des präfrontalen Kortex bei der Auswahl von Handlungen, der Hemmung von Reaktionen, der Leistungsüberwachung und des belohnungsbasierten Lernens. Gehirn Cogn. 2004; 56: 129-140. [PubMed]
97. Roesch MR, Olson CR. Einfluss der erwarteten Belohnung auf die neuronale Aktivität im präfrontalen Kortex, frontalen und ergänzenden Augenfeldern und im prämotorischen Kortex. J Neurophysiol. 2003; 90: 1766-1789. [PubMed]
98. Roesch MR, Olson CR. Neuronale Aktivität im Zusammenhang mit Belohnungswert und Motivation im frontalen Cortex des Primaten. Wissenschaft. 2004; 304: 307-310. [PubMed]
99. Rollen ET. Der orbitofrontale Kortex und Belohnung. Cereb Cortex. 2000; 10: 284-294. [PubMed]
100. Rosenberg DR, Lewis DA. Veränderungen der dopaminergen Innervation des affenpräfrontalen Cortex während der späten postnatalen Entwicklung: eine immunhistochemische Tyrosinhydroxylase-Studie. Biol Psychiatrie. 1994; 36: 272-277. [PubMed]
101. Rosenberg DR, Lewis DA. Postnatale Reifung der dopaminergen Innervation affiner präfrontaler und motorischer Kortizes: eine immunhistochemische Tyrosinhydroxylase-Analyse. 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. Funktionelle Frontalisierung mit zunehmendem Alter: Kartierung von neuronalen Entwicklungsbahnen mit fMRT. Neurosci Biobehav Rev. 2000; 24: 13-19. [PubMed]
103. Rubia K, Smith AB, Taylor E, Brammer M. Lineare alterskorrelierte funktionelle Entwicklung von rechten inferioren-strato-zerebellären Netzwerken während der Response-Inhibition und anterior cingulate während fehlerbezogener Prozesse. Hum Gehirn Mapp. 2007; 28: 1163-1177. [PubMed]
104. Rubia K, Smith AB, Woolley J, Nosarti C, Heyman I, Taylor E, Brammer M. Progressive Zunahme der frontostriatalen Hirnaktivierung von der Kindheit bis zum Erwachsenenalter bei ereignisbezogenen Aufgaben der kognitiven Kontrolle. Hum Gehirn Mapp. 2006; 27: 973-993. [PubMed]
105. Schall JD, Stuphorn V, Braun JW. Überwachung und Kontrolle der Aktion der Frontallappen. Neuron. 2002; 36: 309-322. [PubMed]
106. Scherf KS, Sweeney JA, Luna B. Gehirnbasis der Entwicklungsänderung im visuell-räumlichen Arbeitsgedächtnis. J Cog Neurosci. 2006; 18: 1045-1058. [PubMed]
107. Schultz W. Prädiktives Belohnungssignal von Dopaminneuronen. J Neurophysiol. 1998; 80: 1-27. [PubMed]
108. Schultz W. Mehrfache Belohnungssignale im Gehirn. Nat Rev Neurosci. 2000; 1: 199-207. [PubMed]
109. Schultz W. Formal mit Dopamin und Belohnung. Neuron. 2002; 36: 241-263. [PubMed]
110. Schultz W, Apicella P, Ljungberg T. Reaktionen von Affen-Dopamin-Neuronen zur Belohnung und konditionierten Stimuli während aufeinanderfolgender Lernschritte einer verzögerten Reaktionsaufgabe. J Neurosci. 1993; 13: 900-913. [PubMed]
111. Schultz W, Tremblay L, Hollerman JR. Belohnungsverarbeitung im orbitofrontalen Cortex und in den Basalganglien der Primaten. Cereb Cortex. 2000; 10: 272-284. [PubMed]
112. Seeman P, Bzowj NH, Fuan HC, Bergeron C, Becker LE, Reynolds GP, Vogel ED, Riederer P, Jellinger K, Watanabe S, et al. Dopaminrezeptoren des menschlichen Gehirns bei Kindern und alternden Erwachsenen. Synapse. 1987; 1: 399-404. [PubMed]
113. Shulman GL, Ollinger JM, Akbudak E, Conturo TE, Snyder AZ, Petersen SE, Corbetta M. Bereiche, die sich mit der Kodierung und Anwendung von Richtungserwartungen auf bewegte Objekte befassen. J Neurosci. 1999; 19: 9480-9496. [PubMed]
114. Smith SM. Schnelle robuste automatisierte Gehirnextraktion. Hum Gehirn 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. Fortschritte in der funktionellen und strukturellen MR-Bildanalyse und -implementierung als FSL. NeuroImage. 2004; 23: S208-S219. [PubMed]
116. Sowell ER, Thompson PM, Holmes CJ, Jernigan TL, Toga AW. In-vivo-Evidenz für die post-adoleszente Hirnreifung in frontalen und striatalen Regionen. Nat Neurosci. 1999; 2: 859-861. [PubMed]
117. Speer LP. Das jugendliche Gehirn und altersbedingte Verhaltensauffälligkeiten. Neurosci-Verhalten Rev. 2000; 24: 417-463. [PubMed]
118. Steinberg L. Risikobereitschaft im Jugendalter: Was ändert sich und warum? Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 51-58. [PubMed]
119. Steinberg L., Graham S., O'Brien L., Woolard J., Cauffman E., Banich M. Altersunterschiede in der zukünftigen Ausrichtung und Verzögerungsabzinsung. Kind Dev. 2009; 80: 28–44. [PubMed]
120. Sweeney JA, Mintun MA, Kwee S, Wiseman MB, Braun DL, Rosenberg DR, Carl JR. Positronen-Emissions-Tomographie-Untersuchung von freiwilligen sakkadischen Augenbewegungen und räumlichem Arbeitsgedächtnis. J Neurophysiol. 1996; 75: 454-468. [PubMed]
121. Talairach J, Tournoux P. Koplanarer stereotaktischer Atlas des menschlichen Gehirns. New York: Thieme Medizinischer Verleger; 1988.
122. Tamm L, Menon V, Reiss AL. Reifung der Gehirnfunktion in Verbindung mit Response-Inhibition. J Am Acad Child Adolesc Psychiatrie. 2002; 41: 1231-1238. [PubMed]
123. Toga AW, Thompson PM, Sowell ER. Mapping Gehirnreifung. Trends Neurosci. 2006; 29: 148-159. [PMC freier Artikel] [PubMed]
124. Van Essen DC. Windows im Kopf: Die aufkommende Rolle von Atlanten und Datenbanken in den Neurowissenschaften. Curr Opin Neurobiol. 2002; 12: 574-579. [PubMed]
125. Van Essen DC, Drury HA, Dickson J., Harwell J., Hanlon D, Anderson CH. Eine integrierte Software-Suite für oberflächenbasierte Analysen der Großhirnrinde. J Am Med Inform Assoc. 2001; 8: 443-459. [PMC freier Artikel] [PubMed]
126. van Leijenhorst L, Crone EA, Bunge SA. Neuronale Korrelate von Entwicklungsunterschieden in der Risikoschätzung und Feedback-Verarbeitung. Neuropsychologie. 2006; 44: 2158-2170. [PubMed]
127. van Leijenhorst L, Zanolie K., Van Meel CS, Westenberg PM, Rombouts SA, Crone EA. Was motiviert den Jugendlichen? Hirnregionen vermitteln Belohnungssensitivität während der Pubertät. Cereb Cortex. 2009 Epub vor dem Druck. [PubMed]
128. Velanova K, Wheeler ME, Luna B. Reifungsänderungen in der anterioren cingulären und frontoparietalen Rekrutierung unterstützen die Entwicklung von Fehlerverarbeitung und inhibitorischer Kontrolle. Cereb Cortex. 2008; 18: 2505-2522. [PMC freier Artikel] [PubMed]
129. Voorn P, Vanderschuren LJ, Groenewegen HJ, Robbins TW, Pennartz CM. Drehen Sie die dorsal-ventrale Teilung des Striatums. Trends Neurosci. 2004; 27: 468-474. [PubMed]
130. Abteilung BD. 2002. Dekonvolutionsanalyse von fMRI-Zeitreihendaten: Dokumentation für das AFNI-Softwarepaket. Verfügbar unter: http://afni.nimh.nih.gov/pub/dist/doc/manual/3dDeconvolve.pdf.
131. Wenger KK, Visscher KM, Miezin FM, Petersen SE, Schlaggar BL. Vergleich von anhaltender und transienter Aktivität bei Kindern und Erwachsenen unter Verwendung eines gemischten blockierten / ereignisbezogenen fMRT-Designs. NeuroImage. 2004; 22: 975-985. [PubMed]
132. Wheeler ME, Shulman GL, Buckner RL, Miezin FM, Velanova K, Petersen SE. Evidenz für getrennte Wahrnehmungsreaktivierungs- und Suchprozesse während des Erinnerns. Cereb Cortex. 2005; 16: 949-959. [PubMed]
133. Williams BR, Ponesse JS, Schachar RJ, Logan GD, Tannock R. Entwicklung der Hemmungskontrolle über die Lebensspanne. Dev Psychol. 1999; 35: 205-213. [PubMed]
134. Jakowlew PI, Lecours AR. Die myelogenetischen Zyklen der regionalen Reifung des Gehirns. In: Minkowski A, Herausgeber. Regionale Entwicklung des Gehirns im frühen Leben. Oxford: Blackwell Scientific; 1967. pp. 3-70.