Unika adoleska respondo por rekompenci antaŭdirojn (2010)

Adoleskeco estas unika periodo en psikologia disvolviĝo, karakterizita de pliigitaj riskaj elektoj kaj agoj kompare kun infanoj kaj plenkreskuloj. Ĉi tio eble reflektas la relative fruan funkcian disvolviĝon de limfikaj afekciaj kaj rekompencaj sistemoj kompare al antaŭfronta kortekso¹, tiel ke adoleskantoj emas fari malbonajn decidojn kaj riskajn elektojn pli ofte ol ambaŭ infanoj (kiuj ankoraŭ ne estas plene sentemaj al rekompencoj) kaj plenkreskuloj (kiuj estas sentemaj al rekompencoj, sed kapablas praktiki kontrolon de rekompencoj instigitaj).

Laŭ kondutismaj decidaj teorioj, elektoj estas pelataj de la valoro atribuita al ĉiu ebla elekto (decida valoro)². Decida valoro estas komputata de sistemo en la medial antaŭfrontal-kortekso kiu funkcias kiel komuna vojo por valorprezento^3,4. Tamen, por konduti adapte en ŝanĝa aŭ brua mondo, ĉi tiuj valoroj devas esti ĝisdatigitaj surbaze de sperto. Rekomendaj prognozaj eraraj signaloj reflektas la diferencon inter la atendata valoro de ago kaj la efektiva rezulto de la ago⁵, kaj estas koditaj per faza agado en la mezolimbia dopamina sistemo⁶. En fMRI, ili kutime estas observataj en la ventrala striato, reflektante dopaminergian eliron (ekz. ⁷). La naturo de prognozaj eraraj signaloj ĉe infanoj aŭ adoleskantoj estas nekonata. Adoleskantoj eble havas hipersensivan striatan respondon rekompenci⁸kvankam ĉi tiu trovo estas iomete malkonsekvenca^9,10. Ni ekzamenis, ĉu adoleskeco asocias kun unikaj ŝanĝoj en decida valoro aŭ prognozaj eraraj signaloj, uzante probabilisman lernadan paradigmon¹¹ (Figo. 1; lago Suplementaj Metodoj interrete). Ni taksis ambaŭ decidajn valorojn kaj prognozajn erarajn signalojn sur ĉiu provo dum lernado uzante simplan lernadan modelon⁵. Uzante parametrajn fMRI-analizojn, ni identigis cerbajn regionojn kies respondo estis modulita konforme al ĉi tiuj signaloj, kaj ekzamenis kiel ĉi tiu respondo ŝanĝiĝis kun aĝo de infanaĝo ĝis plenaĝeco. Ni ekzamenis ambaŭ linearajn efikojn (kiuj reflektas ĝeneralajn maturiĝajn aŭ disvolvajn tendencojn) kaj kvadratajn efikojn (kiuj reflektas adoleskajn specifaĵojn) kun aĝo. Ĉi tiu laboro reprezentas la unuan ekzamenon de ĉi tiuj subkomponentoj de decido trans disvolviĝo.

figuro 1

Eksperimenta desegno. Sanaj partoprenantoj de 45 (18-infanoj en 8-12, 16-adoleskantoj en aĝo de 14 – 19, kaj 11-plenkreskuloj en aĝo de 25-30) plenumis probabilisman lernan taskon dum fMRI-akiro. Skribita informita konsento estis akirita. Partoprenantoj ...

Kondute, ĉiuj partoprenantoj fariĝis pli precizaj kaj pli rapidaj per trejnado por antaŭvideblaj stimuloj, sed ne por hazardaj stimuloj (interago F (5,210) = 9.85, P<0.0001 por precizeco kaj F (5,210) = 6.60, P<0.0001 por respondaj tempoj; Suplementa Tablo 1 kaj Figo. 1 interrete). Laŭvorte, estis rekompenco x aĝa interagado pri respondaj tempoj (F (2,42) = 5.03, P = 0.01). Post-hoc testoj montris, ke adoleskantoj estis la sola aĝo-grupo por respondi signife pli rapide al stimuloj asociitaj kun grandaj rekompencoj kompare al malgrandaj rekompencoj (t (15) = 3.24, P = 0.006; por infanoj t (17) = −0.32, P = 0.75 kaj por plenkreskuloj t (10) = 1.90, P = 0.09).

Ni modelis la fMRI-datumojn por permesi apartan taksadon de la neŭralaj respondoj al stimulo kaj reago (Suplementaj Metodoj kaj Figo. 2 interrete; por tut-cerbaj ĉefaj efikoj de vidado de la stimuloj kaj ricevado de reagoj pri respondoj, vidu Suplementaj Figoj. 3 – 4 kaj tabuloj 2 – 3 interrete). Ni ekzamenis kiel neŭralaj korelacioj kun model-bazitaj decidaj signaloj (decida valoro kaj prognoza eraro) rilatis al aĝo.

figuro 2

MRI-rezultoj. (a) Regionoj montrantaj korelaciojn kun aĝo dum korektado je la tuta cerba nivelo je z> 2.3, P<0.05. La striataj kaj angulaj cirklaj regionoj estis negative rilatigitaj kun aĝo²; ĉar la averaĝa aĝo² estis subtrahita de ...

Ni analizis kvadratajn tendencojn en pozitiva prognoza eraro ĉe retrosciigo kaj identigis du regionojn en kiuj adoleskantoj montris hipersensivan respondon kompare kun la aliaj aĝaj grupoj - la striatum kaj la angula gyrus. Areo en la media prefrontal-kortekso montris negativan linian efikon de aĝo sur stimula decida valoro, tiel ke pli junaj partoprenantoj havis pli fortan decidvaloron en ĉi tiu regiono kompare kun pli maljunaj partoprenantoj; ĉi tiu regiono forte asociis kun cel-orientita stimula valoro en antaŭa laboro en plenkreskuloj (Fig. 2)¹². Tiel, dum respondo al neantaŭvidebla pozitiva reago pintis en adoleskeco, sentiveco al stimula valoro malpliiĝis lineare kun aĝo (por intrigoj inter aĝo kaj ĉiu el ĉi-supraj regionoj de intereso [ROI]), vidu Suplementa Fig. 5 interrete).

Konsiderante, ke decida valoro disvolviĝas per erar-gvidita lernado en la modelo, estis surprize, ke decida valoro montris malsaman aĝ-rilatan trajektorion ol antaŭdira eraro. Tamen, pro la strukturo de la tasko, eblas ke elekto estis pelata de aliaj faktoroj preter plifortiga lernado (ekz. Eksplicita memoro). Por klarigi la rezultojn, ni funkciigis duan modelon, kiu kalkulis decidan valoron en pli integra maniero kiel la proporcio de antaŭaj provoj, sur kiuj la optimuma respondo estis elektita por ĉiu stimulo (Lin, Adolphs & Rangel, neeldonita; Suplementaj Metodoj interrete). Ni analizis prognozajn valorojn de ĉi tiu modelo kaj ni trovis, ke ili spegulis la rezultojn de niaj komencaj analizoj, montrante regionojn en la striatum kaj parietal-kortekso, kune kun ventralaj flankaj antaŭfrontaj regionoj, kie neŭra respondo al predika eraro pintis en adoleskeco. Analizo de decida valoro de ĉi tiu modelo montris ambaŭ linearajn kaj neliniajn rilatojn inter aĝo kaj neŭra aktiveco en kelkaj regionoj, inkluzive de la flanka parietala kortekso kaj striato (Suplementa Fig. 6 kaj Tabelo 5 interrete). Esploraj (ne sendependaj) ROI-analizoj montris, ke la neŭra respondo al decida valoro en ĉi tiu modelo ŝajnis pliigi inter infanaĝo kaj adoleskeco, sed tiam asimptita inter adoleskeco kaj plenkreskeco (Suplementa Fig. 7 interrete). Ĉi tiuj rezultoj pruvis, ke la responda erara prognozo de eraro en adoleskeco estis fortika al malsamaj modeloj, dum ŝanĝoj rilataj al aĝoj en decidaj valor-signaloj estis sentemaj al modelo-specifo.

Surbaze de antaŭa laboro montranta, ke la ventrala striatumo estas konstante sentema al neatenditaj pozitivaj reagoj, kiel reflektita en model-bazitaj rekompencaj antaŭsignaj eraraj signaloj (ekz.⁷), ni ekzamenis la lokalizon de prognozaj rilataj respondoj por ĉiu aĝa grupo aparte ene de sendependa anatomia ROI inkluzive de la bilatera kaŭdato, putameno kaj kerno akciuloj uzante la originalan plifortigan lernomodelon (Fig. 2b). Striaj regionoj signife rilataj al pozitiva prognoza eraro ne interkovriĝis por adoleskantoj kaj plenkreskuloj. Dum plenkreskuloj en ĉi tiu studo havis aktivecon en la ventra striatala regiono konstante vidataj en studoj ekzamenantaj prognozan eraron ĉe plenkreskuloj, adoleskantoj havis aktivecon en pli dorsala regiono. Infanoj havis neniun agadon en la striatum rilata al pozitiva prognoza eraro.

Niaj rezultoj etendas antaŭajn trovojn de pliigita rekompenco-neŭra aktiveco dum adoleskeco⁸ per pruvo, ke ĉi tiu trovo estas specifa al antaŭdira eraro, kompare kun taksaj signaloj. La evoluaj diferencoj en antaŭdira erara respondo probable reflektas diferencojn en fazo de dopamina signalado¹³. Se ĝustas, tio donas rektan eksplikon pri la riska serĉa rekompenco ofte observata en adoleskantoj. La pliigita riska konduto en adoleskeco povus teorie reflekti ĉu malpliiĝan sentivecon al eblaj negativaj rezultoj aŭ pliigitan sentemon al eblaj pozitivaj rezultoj. Ni kredas, ke niaj datumoj kongruas kun ĉi-lastaj: tio estas, pliigita antaŭdira eraraj signaloj (putate reflektante pli grandajn fazajn dopaminajn signalojn) reflektas pli grandan efikon de pozitivaj rezultoj.¹⁴, kiu estas proponita rezultigi pliigitan motivon akiri pozitivajn rezultojn (kaj tiel pli granda risko). Tiel, troa dopaminergia prognoza erara respondo en adoleskantoj povus rezultigi pliigon de serĉado de rekompenco, aparte kiam kunigita al nematura kognitiva kontrolsistemo¹.

La aktualaj trovoj eble elpensas kial kial antaŭaj studoj cedis malkonsekvencajn efikojn de aĝo sur prilaborado de rekompencoj. Unue, ne ĉiuj studoj komparis adoleskantojn kaj infanoj kaj plenkreskuloj, signifante ke ne eblis konstati la eblecon de neliniaj rilatoj kun aĝo. Plue, la difino de "adoleskanto" ne estis konsekvenca en studoj. Due, gravas rimarki, ke la probabilisma lernada tasko uzata ĉi tie ne estas riska taska decido por si mem, tial diferencas de aliaj taskoj uzataj en la literaturo pri rekompenco kaj risko. Trie, niaj rezultoj sugestas, ke taŭga kompreno pri evoluaj ŝanĝoj en rekompenc-procesado postulas uzon de model-bazitaj aliroj kune kun malkomponado de unuopaj elprovaj komponentoj (stimulo, elekto kaj retrosciigo).

Pli kaj pli konstatas, ke adoleskeco estas unika periodo en psikologia disvolviĝo, kaj ke la riska, rekompenca konduto okazanta dum ĉi tiu periodo povas rezultigi signifan morbilecon kaj mortecon, inkluzive de akcidenta morto kaj de apero de drogmanio. Tiel kompreni la neŭrajn bazojn de adoleska decidiĝo estas kritika defio. La aktuala laboro sugestas, ke unu kontribuanto al serĉado de adoleskanto eble estas la ĉeesto de plibonigitaj prognozaj eraraj signaloj, kio provizas novan celon por estontaj studoj de ĉi tiu grava periodo en disvolviĝo.