Las inmaduridades en el procesamiento de recompensas y su influencia en el control inhibitorio en la adolescencia (2010)

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

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

Información del autor

Laboratorio de Desarrollo Neurocognitivo, Departamento de Psiquiatría y Psicología, Centro para las Bases Neuronales de la Cognición, Universidad de Pittsburgh, Pittsburgh, PA 15213, EE. UU. [email protected]

Resumen

La naturaleza del procesamiento de recompensas inmaduras y la influencia de las recompensas en elementos básicos del control cognitivo durante la adolescencia no se comprenden bien en la actualidad. Aquí, durante la resonancia magnética funcional, adolescentes y adultos sanos realizaron una tarea antisacada modificada en la que se manipularon contingencias de recompensa prueba por prueba. El uso de un novedoso diseño relacionado con eventos permitió que se evaluaran las diferencias de desarrollo en la función cerebral que subyacen en las distintas etapas temporales del procesamiento de recompensa y la inhibición de la respuesta. Los ensayos de recompensa en comparación con los ensayos neutrales dieron como resultado respuestas inhibitorias correctas más rápidas a lo largo de las edades y menos errores inhibitorios en adolescentes. Durante las pruebas de recompensa, la señal dependiente del nivel de oxígeno en la sangre se atenuó en el estriado ventral en adolescentes durante la evaluación de la señal, luego se hizo hiperactiva durante la preparación de la respuesta, lo que sugiere limitaciones durante la adolescencia en la evaluación de la recompensa y una mayor reactividad en anticipación de la recompensa en comparación con los adultos. Es importante destacar que también se observó una mayor actividad en la corteza frontal a lo largo del surco precentral en adolescentes durante la preparación de la respuesta de prueba de recompensa, lo que sugiere una modulación de la recompensa de las regiones de control oculomotor que apoyan la respuesta inhibitoria correcta. En conjunto, este trabajo caracteriza inmadurez específica en los sistemas cerebrales de los adolescentes que apoyan el procesamiento de la recompensa y describe la influencia de la recompensa en el control inhibitorio. En resumen, nuestros hallazgos sugieren mecanismos que pueden ser la base de la vulnerabilidad de los adolescentes a una mala toma de decisiones y conductas de riesgo.

Palabras clave: Adolescencia, antisacada, RMN, inhibición de respuesta, recompensa.

Introducción

Los resultados negativos asociados con comportamientos riesgosos o imprudentes contribuyen en gran medida a los aumentos bruscos (∼200%) en las tasas de morbilidad y mortalidad observadas durante la adolescencia (Arnett 1992; Lanza xnumx; Dahl 2004). Asumir riesgos puede definirse como participar, a menudo impulsivamente, en comportamientos que son altos en la deseabilidad o la emoción subjetivas pero que exponen al individuo a una posible lesión o pérdida (por ejemplo, conducir extremadamente rápido y participar en relaciones sexuales sin protección) (Irwin 1990). La propensión de los adolescentes a participar en la toma de riesgos proporciona evidencia de comportamiento convincente para la falta de madurez en las habilidades de toma de decisiones. Sin embargo, nuestra comprensión de las bases neuronales de la toma de riesgos sigue siendo limitada. Aunque se espera que múltiples circuitos funcionales contribuyan a la toma de riesgos de comportamiento, los sistemas primarios probables de 2 son el procesamiento de recompensa y el control inhibitorio (Steinberg 2004). La detección inmadura y la valoración de las recompensas, junto con las limitaciones en el control de impulsos endógenos, pueden resultar en una toma de decisiones deficiente que puede sentar las bases para la toma de riesgos. Para informar las bases neuronales de la conducta de riesgo, en este artículo comparamos el procesamiento de recompensa y sus efectos sobre el control inhibitorio en adolescentes en comparación con adultos..

Una extensa literatura ha delineado los circuitos neuronales que apoyan el procesamiento de recompensas en adultos maduros (Schultz 2000; Breiter et al. 2001; O'Doherty y col. 2001; Roesch y Olson 2004; Hikosaka et al. 2006). En particular, la corteza orbitofrontal (OFC), el estriado dorsal y ventral (VS) y la corteza prefrontal medial (PFC) se han identificado como componentes clave (Schultz 2000; McClure et al. 2004). Es importante destacar que la resolución temporal de los estudios de imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) de una sola unidad y relacionados con eventos ha demostrado que el procesamiento de recompensas no es una función monolítica, sino más bien un conjunto dinámico de cálculos interrelacionados. Se han identificado señales distintas antes (señales "anticipatorias") y después de la entrega de recompensa (señales "consumatorias") (Schultz 2000; Hare et al. 2008). Las señales de anticipación están asociadas con la detección inicial y la determinación de la valencia de las señales de predicción de recompensa, así como con la evaluación del valor anticipado de una recompensa futura (Knutson et al. 2001; O'Doherty y col. 2002). Las señales de consumo incluyen aquellas relacionadas con la magnitud de la recompensa recibida (Delgado et al. 2000, 2003; Rollos 2000; O'Doherty y col. 2001) y si la recompensa recibida coincide o no con las predicciones (señales de "error de predicción") (Schultz 2000; Schultz et al. 2000).

Comparativamente, nuestra comprensión del desarrollo del procesamiento de recompensas durante la adolescencia sigue siendo bastante limitada. Los estudios anatómicos indican que las regiones de recompensa primaria muestran inmadurezas persistentes durante la adolescencia, incluido el adelgazamiento continuo de la materia gris en los ganglios basales y la OFC (Giedd et al. 1996; Sowell et al. 1999; Gogtay et al. 2004; Toga et al. 2006), que en parte se deben a la pérdida de sinapsis débiles o no utilizadas a través de la poda sináptica (Gogtay et al. 2004). Durante la adolescencia, un número mayor de sinapsis subespecificadas podría resultar en limitaciones en la identificación de señales de recompensa y representaciones de valor en relación con los adultos. En paralelo con la poda sináptica, la mielinización aumenta linealmente a lo largo del desarrollo (Yakovlev y Lecours 1967). La mielinización aumenta la eficiencia del procesamiento de la información al aumentar la velocidad y fidelidad de la transmisión neuronal distal, lo que ayuda a la integración funcional de los circuitos cerebrales ampliamente distribuidos, críticos para la aparición de comportamientos complejos de orden superior (Goldman-Rakic et al. 1992; Luna y Sweeney 2004). Una reducción de la capacidad de recuperación del cerebro adolescente podría contribuir a una capacidad limitada para integrar de manera eficiente las señales de recompensa con los sistemas motores eferentes necesarios para un comportamiento motivado (Roesch y Olson 2003, 2004).

Junto con la maduración microestructural persistente, los datos convergentes de los modelos humanos y animales indican que la neurotransmisión de dopamina (DA) en los sistemas estriatales y corticales continúa madurando durante la adolescencia (Lanza xnumx; Andersen 2003; Crews et al. 2007). Por ejemplo, los niveles de los receptores D1 y D2 y la unión en el estriado de la rata son mayores durante la adolescencia en comparación con la edad adulta (Seeman et al. 1987). La densidad de los transportadores de DA, que funcionan para eliminar la DA de la sinapsis, alcanza su punto máximo durante la adolescencia en el cuerpo estriado (Meng et al. 1999). Por otra parte, los aportes de DA a PFC aumentan en la adolescencia. (Kalsbeek et al. 1988; Rosenberg y Lewis 1994, 1995; Lanza xnumx), y la evidencia sugiere un cambio relativo de los sistemas mesolímbicos a los sistemas mesocorticales de DA durante la adolescencia temprana (Lanza xnumx). En términos de procesamiento de recompensas, los aumentos en los niveles de DA en adolescentes en el estriado y PFC junto con mayores transportadores de DA podrían contribuir a una mayor sensibilidad a las recompensas, aunque temporalmente limitada, como se propone en un modelo de trastorno por déficit de atención con hiperactividad (Castellanos y Tannock 2002).

De acuerdo con los datos estructurales, los estudios iniciales de RMF de desarrollo indican inmadurezas funcionales en sistemas cerebrales relacionados con la recompensa durante la adolescencia (Bjork et al. 2004, 2007; May et al. 2004; Ernst et al. 2005; Galvan et al. 2006; Guyer et al. 2006; van Leijenhorst et al. 2006, 2009; Eshel et al. 2007). Aunque se ha demostrado que los adolescentes reclutan un circuito de recompensa que es similar a los adultos (May et al. 2004), la direccionalidad de las respuestas inmaduras aún no se ha caracterizado completamente en las regiones primarias. Se ha encontrado evidencia para la actividad "menor" de los adolescentes durante el procesamiento anticipado en los SV, así como durante la toma de decisiones probabilística en la OFC y PFC mesial (Bjork et al. 2004, 2007; Eshel et al. 2007), pero actividad "sobre" en VS durante el procesamiento del recibo de recompensa (consumación) (Ernst et al. 2005; Galvan et al. 2006). Por lo tanto, las diferentes fases temporales del procesamiento de la recompensa (anticipada frente a consumatoria) pueden tener distintas trayectorias de desarrollo, una consideración importante para los modelos teóricos que caracterizan ampliamente el sistema de recompensa del adolescente como hiperactivo. (Chambers et al. 2003; Ernst et al. 2006) o hipoactivo (Lanza xnumx), relativo a los adultos.

Paralelamente a la maduración en curso del procesamiento de recompensas, los refinamientos en el control inhibitorio también continúan durante la adolescencia (Paus et al. 1990; Levin et al. 1991; Ridderinkhof et al. 1999; Ridderinkhof y van der Molen 1997; Williams et al. 1999; Bunge et al. 2002; Luna et al. 2004; Liston et al. 2006). La inhibición de la respuesta voluntaria se refiere a la capacidad cognitiva para detener una respuesta prepotente a favor de una acción apropiada para el objetivo y es un componente básico de la toma de decisiones (Curtis y D'Esposito 2003; Luna et al. 2004; Ridderinkhof, van den Wildenberg, et al. 2004; Curtis y D'Esposito 2008). Trabajo de comportamiento de nuestro laboratorio y otros que utilizan la tarea antisaccade (AS) (Hallett 1978), en el que los sujetos deben inhibir el fuerte impulso de ir hacia un objetivo periférico que aparece repentinamente y, en cambio, mirar hacia la ubicación del espejo, indica que los niveles de inhibición de la respuesta de tipo adulto comienzan a estabilizarse en la adolescencia media y tardía (Fischer et al. 1997; Muñoz et al. 1998; Klein y Foerster 2001; Luna et al. 2004). Sin embargo, los circuitos neurales que soportan el desempeño de la tarea de AS muestran inmadurezas continuas durante la adolescencia, incluida una activación reducida en el campo del ojo frontal (FEF) y una mayor dependencia de los sistemas laterales frontales con respecto a los adultos (Luna et al. 2001, 2004; Velanova et al. 2008). Estos datos apoyan una serie de otros estudios que indican que el desarrollo de circuitos que soportan el control inhibitorio es prolongado (Casey et al. 1997; Rubia et al. 2000; Luna et al. 2001; Adleman et al. 2002; Bunge et al. 2002; Tamm et al. 2002; Durston et al. 2006; Marsh et al. 2006; Rubia et al. 2006, 2007; Velanova et al. 2008).

Se puede lograr una comprensión más completa de las limitaciones evidentes en la toma de decisiones y los comportamientos de riesgo de los adolescentes caracterizando la maduración del procesamiento de la recompensa junto con la influencia de las recompensas en el control inhibitorio. Hasta la fecha, solo un puñado de estudios de comportamiento han investigado la interacción de estos sistemas utilizando tareas AS modificadas con contingencias de recompensa monetaria prueba por prueba (Duka y Lupp 1997; Blaukopf y DiGirolamo 2006; Jazbec et al. 2006; Hardin et al. 2007). Por un lado, se ha demostrado que agregar una contingencia de recompensa reduce el número de errores inhibitorios generados por adolescentes y adultos, lo que sugiere que las vías básicas entre las regiones relacionadas con la recompensa y las regiones relacionadas con el control oculomotor se establecen al menos en la adolescencia. Por otro lado, las recompensas afectan de manera diferente a otras métricas de saccade (por ejemplo, velocidad y latencia) a lo largo del desarrollo (Jazbec et al. 2006; Hardin et al. 2007). Sin embargo, las diferencias de desarrollo en los circuitos neuronales que respaldan el desempeño de la tarea AS recompensada aún no se han caracterizado en la literatura.

El objetivo fue caracterizar las diferencias de desarrollo en el procesamiento de la recompensa y los efectos de la recompensa en la inhibición de la respuesta en adolescentes y adultos sanos. Notamos que examinar la interacción entre estos sistemas modelo 2 debe considerarse un paso inicial hacia la caracterización del fenómeno más complejo de la toma de riesgos. Críticamente, utilizamos un conjunto novedoso de métodos que incluyen un paradigma AS mediado por incentivos monetarios presentado en un diseño de fMRI rápido y relacionado con eventos con ensayos de "captura" parciales (Ollinger, Shulman y Corbetta 2001) que nos permite disociar y caracterizar por separado la actividad dependiente del nivel de oxígeno en la sangre (BOLD) asociada con los componentes de procesamiento de recompensa identificados previamente en la literatura para ser distintos (Schultz 2000). Estos componentes incluyen la identificación de la señal de recompensa (Schultz 2000), anticipando responder por una recompensa (Bjork et al. 2004), y respuesta / retroalimentación (Ernst et al. 2006), cada uno de los cuales podría tener diferentes trayectorias de desarrollo. Este enfoque es particularmente único en el sentido de que examinamos los componentes 2 del procesamiento anticipado: la evaluación de referencia inicial y la preparación / anticipación de respuesta posterior. Además, nuestro objetivo fue caracterizar simultáneamente los efectos de las contingencias de recompensa en las regiones de control oculomotor distribuido (por ejemplo, campos oculares putativos putativos) que se sabe que son críticos para el desempeño de la tarea AS (Muñoz y Everling 2004).

De acuerdo con los informes de comportamiento anteriores, predijimos que los adultos y adolescentes generarían menos errores inhibitorios en la recompensa en comparación con los ensayos de EA neutrales (Jazbec et al. 2006; Hardin et al. 2007). Durante las pruebas de recompensa frente a las pruebas neutrales, planteamos la hipótesis de que ambos grupos de edad mostrarían una mayor actividad en las regiones del cerebro que admiten la detección de señales de recompensa (por ejemplo, VS) y representaciones de valores (por ejemplo, VS y OFC). Además, planteamos la hipótesis de que el desempeño correcto de AS en ensayos recompensados se vería respaldado por una mayor actividad en los circuitos de control oculomotor, específicamente en áreas cercanas al surco precentral superior (SPS; supuesto homólogo humano de FEF), que se sabe que respalda el desempeño correcto de AS. La actividad mejorada en las neuronas de fijación de FEF durante el período preparatorio de los ensayos de EA ha demostrado ser crucial para la capacidad de inhibir respuestas erróneas (Connolly et al. 2002; Curtis y D'Esposito 2003; Muñoz y Everling 2004). Dada la evidencia de un desempeño AS óptimo e inmadurez en el procesamiento de recompensas en la adolescencia, planteamos la hipótesis de que los adolescentes mostrarían un efecto más pronunciado de la modulación de la recompensa de las regiones oculomotoras y el comportamiento. Finalmente, sobre la base de hallazgos anteriores, también planteamos la hipótesis de que los adolescentes mostrarían hipoactividad durante la anticipación de la recompensa (Bjork et al. 2004, 2007; Eshel et al. 2007) e hiperactividad durante el procesamiento consumatorio (Ernst et al. 2005; Galvan et al. 2006).

Materiales y Métodos

Participantes

Inicialmente, se reclutaron 38 sujetos sanos (adolescentes 22 y adultos 16) para este estudio. Los datos de imágenes de los adolescentes 4 se excluyeron de los análisis debido al movimiento excesivo de la cabeza en el escáner. Los restantes sujetos 34 (adolescentes 18 [años 13 – 17 de edad, M = 15.3 {± 1.5}, hembras 8], y adultos jóvenes 16 [años 18 – 30 de edad, M = 21.7 {± 2.9}, las hembras 10]) cumplieron los siguientes criterios de inclusión: todas tenían una agudeza visual lejana de al menos 20 / 40 (corregida o no corregida) e historias médicas que no revelaron enfermedad neurológica, lesión cerebral o enfermedad psiquiátrica mayor en La asignatura o familiares de primer grado se determinarán mediante entrevista. Los rangos de edad para cada grupo se seleccionaron en función del trabajo anterior que indicaba niveles de rendimiento de comportamiento diferencial en la tarea AS (Luna et al. 2004; Scherf et al. 2006). Los participantes y / o sus tutores legales dieron su consentimiento o consentimiento informado antes de participar en este estudio. Los procedimientos experimentales para este estudio cumplieron con el Código de Ética de la Asociación Médica Mundial (Declaración de Helsinki de 1964) y la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Pittsburgh. Los sujetos fueron pagados por su participación en el estudio.

Recompensa como tarea

En cada ensayo de AS, los sujetos se presentaron inicialmente con 1ne de 2 indicios de incentivos (1.5 s) ( ). Un anillo de signos de dólar verde ($), cada uno subtendiendo aproximadamente 1 ° del ángulo visual, rodeando una cruz de fijación blanca central indicó que el sujeto ganaría dinero si realizaba correctamente la próxima prueba. Un anillo isoluminante de signos de libra azul de tamaño equivalente (#) indicaba que no había dinero en juego en esa prueba. A los sujetos no se les dijo exactamente cuánto dinero se podía ganar en cada prueba para evitar que mantuvieran una cuenta de su desempeño y que se involucraran con los sistemas de memoria de trabajo. Sin embargo, antes de la tarea se les dijo a los sujetos que podían ganar hasta $ 25 contingentes adicionales en su desempeño y que no se acumularía ninguna deuda (es decir, que los sujetos no podían deber dinero). A continuación, el anillo de incentivo desapareció y la cruz de fijación central cambió de blanco a rojo (1.5 s), indicando al sujeto que deberían comenzar a prepararse para inhibir una respuesta. Finalmente, apareció un estímulo periférico (punto amarillo) (75 m) en una ubicación horizontal impredecible (± 3 °, 6 ° y 9 ° ángulo visual). Se instruyó a los sujetos para que no miraran el estímulo cuando apareció, sino que dirigieran sus ojos a la ubicación del espejo durante este tiempo (1475 ms).

Figura 1.

Representación del incentivo monetario como tarea. Un anillo de signos de un dólar verde indicaba que el sujeto podría ganar dinero si realizaba correctamente la próxima prueba (condición de recompensa). Un anillo de signos de libra azul indicaba que no había dinero ...

Para estimar de manera única la respuesta hemodinámica provocada durante cada época de prueba, nuestro diseño experimental incluyó aproximadamente 30% de pruebas de captura parcial, insertadas al azar, junto con intervalos intertriales inestable (Ollinger, Corbetta y Shulman 2001; Ollinger, Shulman y Corbetta 2001). La inclusión de estos elementos aseguró que había un número suficiente de ecuaciones lineales independientes para estimar por separado la respuesta BOLD asociada con la época de cue, preparación de respuesta y respuesta de sacada durante la desconvolución. Este es un enfoque cuantitativamente validado para estimar componentes dentro de un ensayo (Ollinger, Corbetta y Shulman 2001; Ollinger, Shulman y Corbetta 2001; Goghari y MacDonald 2008), y ha sido previamente reportado en la literatura (Shulman et al. 1999; Corbetta et al. 2000; Wheeler et al. 2005; Brown et al. 2006). El porcentaje de pruebas de captura de 30% minimizó la anticipación de los sujetos de una prueba parcial, mientras que mantiene una frecuencia suficiente de pruebas "completas" para permitir una estimación correcta de la respuesta BOLD. Se presentaron dos variantes de prueba de captura a lo largo de cada ejecución y consistió en que la prueba terminara después de 1) el período de preparación de la respuesta (fijación roja) (es decir, no se mostró una señal periférica para la respuesta motora) o 2) las imágenes de la señal de incentivo (círculos de “$” O “#”) (es decir, no se mostraron la fijación roja y la señal periférica). Es importante tener en cuenta que los sujetos no sabían qué ensayos serían ensayos de captura parcial y cuáles eran ensayos completos hasta que los ensayos parciales terminaron porque los componentes del ensayo parcial inicial (referencia, fijación preparatoria) se presentaron exactamente como en los ensayos completos. Antes de la obtención de imágenes, a los sujetos se les dijo que algunos ensayos estarían incompletos y que simplemente deberían continuar con el siguiente ensayo como se indica. El período de fijación intertrial se alternó entre intervalos de 1.5, 3 o 4.5 (distribuidos uniformemente) y consistió en sujetos que simplemente fijaron una cruz central blanca sobre un fondo negro. En cada ejecución, los ensayos de recompensa completa de 14, los ensayos de captura de recompensa parcial de 6 (3 de cada variante), los ensayos neutrales completos de 14 y los ensayos de captura neutral parcial de 6 (3 de cada variante) se presentaron en orden aleatorio. Cada ejecución fue 5 min 9 s de duración. Se presentaron cuatro ejecuciones por sesión experimental, para un total de pruebas de recompensa completas de 56 y pruebas neutrales completas de 56.

Registro visual

Los sujetos fueron evaluados por primera vez en nuestro laboratorio de comportamiento dentro de la semana 1 antes del escaneo para confirmar que entendieron y pudieron realizar la tarea como se describe. En el entorno de exploración por RM, los movimientos oculares se obtuvieron con un sistema óptico de seguimiento ocular de largo alcance (Modelo 504LRO; Applied Science Laboratories, Bedford, MA) que registró la posición del ojo por reflexión pupal-corneal obtenida por un espejo montado en el cabezal. Con una resolución de 0.5 ° de ángulo visual. El monitoreo de video simultáneo también se usó para asegurar el cumplimiento de la tarea. Al comienzo de la sesión experimental y entre ejecuciones cuando fue necesario, se realizó un procedimiento de calibración de punto 9. Los estímulos se presentaron utilizando E-Prime (Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, PA), proyectados en una pantalla plana colocada detrás del imán. Los sujetos vieron la pantalla utilizando un espejo montado en una bobina de cabezal de radiofrecuencia estándar. Los datos de los ojos se puntuaron fuera de línea utilizando el software ILAB (Gitelman 2002) y un paquete de puntuación interno escrito en MATLAB (MathWorks, Inc.) que se ejecuta en una PC Dell Dimension 8300. Las variables de interés incluyeron las latencias de AS correctas e incorrectas y la tasa de respuesta de AS correcta (1 menos el número de fallas inhibitorias / número total de ensayos calificables) en los ensayos recompensados y neutrales. Una respuesta correcta en la tarea AS fue aquella en la que el primer movimiento ocular durante la época de respuesta sacádica con velocidad mayor o igual a 30 ° / s (Gitelman 2002) se hizo hacia la ubicación del espejo de la señal periférica y se extendió más allá de una zona de fijación central de ángulo visual de 2.5 °. Los movimientos oculares en las pruebas de captura parcial fueron raros dado que los sujetos nunca fueron indicados para una ubicación específica ni puntuados. Los errores de EA (también denominados errores de prosacada) ocurrieron cuando la primera sacudida durante la época de respuesta de la sacudida se dirigió hacia el estímulo periférico de aparición repentina y excedió la zona de fijación central del ángulo visual de 2.5 °. Los ensayos en los que no se generaron movimientos oculares (<1% de los ensayos) se excluyeron de los análisis adicionales.

Adquisición y Preprocesamiento fMRI

Los datos de imágenes se recopilaron utilizando un escáner 3.0-T Siemens Allegra en el Centro de Investigación de Imágenes Cerebrales, Universidad de Pittsburgh, Pittsburgh, PA. Se realizó una secuencia de imágenes gradiente eco eco planar sensible al contraste BOLD (T2 *) (Kwong et al. 1992; Ogawa et al. 1992). Los parámetros de adquisición fueron repetición de tiempo, TR = 1.5 s; tiempo eco = 25 ms; ángulo de giro = 70 °; un solo tiro; completo k-espacio; 64 × Matriz de adquisición 64 con campo de visión = 20 × 20 cm. Se recogieron veintinueve cortes axiales de 4 mm de espesor sin espacio, alineados con la comisura anterior y posterior (línea AC – PC), generando voxeles 3.125 × 3.125 × 4 mm, que cubrían toda la corteza y la mayor parte del cerebelo. Se utilizó una secuencia de pulso de graduación-eco (MP-RAGE) de magnetización volumétrica de 3D preparada con cortes 192 (grosor de corte 1-mm) para adquirir imágenes estructurales en el plano sagital.

Las imágenes funcionales se preprocesaron primero utilizando la biblioteca de software FMRIB (Smith et al. 2004). La corrección del tiempo de corte se realizó para ajustar la adquisición del corte intercalado. Se calcularon las estimaciones de movimiento de la cabeza de rotación y traslación, y las imágenes se corrigieron alineando cada volumen en la serie de tiempo con el volumen obtenido en el medio de la adquisición. Para cada sujeto, los movimientos de traslación y de rotación se promediaron en las imágenes y se utilizaron para calcular las medidas del movimiento de la raíz cuadrada total. Los sujetos que se movieron más de 1 mm (traslacional) o 1 ° (rotacional) se excluyeron de los análisis posteriores. Cuatro adolescentes fueron excluidos en base a estos criterios.

Las imágenes estructurales (MP-RAGE) se registraron afines a imágenes funcionales y se transformaron a las mismas dimensiones utilizando la utilidad FLIRT disponible en FSL (Jenkinson y Smith 2001). La extracción de cerebro se realizó utilizando la herramienta de extracción de cerebro en FSL (Smith 2002). Las imágenes funcionales se suavizaron espacialmente con un 5-mm de ancho completo en la mitad del kernel máximo y se sometieron a un filtrado temporal de paso alto (sigma = 37.5 s) para eliminar la deriva del escáner de baja frecuencia. Finalmente, la intensidad de la señal para cada ejecución se ajustó a una media de 100 y se concatenaron varias ejecuciones.

Análisis de neuroimágenes funcionales (Cox 1996) se usó para la desconvolución individual del sujeto, así como para análisis estadísticos grupales. Los métodos de deconvolución siguieron los pasos delineados en Ward (2002). Brevemente, nuestro modelo consistió en regresores de interés ortogonales 6 (señal de recompensa, señal neutral, preparación de recompensa, preparación neutral, respuesta de sacrificio de recompensa, respuesta de sótano neutral; "solo ensayos correctos de AS"). También incluimos regresores para ensayos de recompensa y error neutro (que consisten en todo el ensayo), regresores para tendencias de línea de base, lineales y no lineales, así como parámetros de movimiento 6 incluidos como regresores de "molestia". Se determinó una función de respuesta al impulso estimada única (IRF, es decir, función de respuesta hemodinámica) para cada regresor de interés (recompensa y señal neutral, preparación y sacrificio; "solo ensayos de AS correctos") se determinó mediante una suma lineal ponderada de las funciones de base del seno 5 multiplicado por un dato determinado por el peso beta estimado de mínimos cuadrados. La IRF estimada refleja la respuesta BOLD estimada a un tipo de estímulo (por ejemplo, la señal de recompensa) después de controlar las variaciones en la señal BOLD debido a otros regresores. Especificamos la duración de la respuesta estimada desde el inicio del estímulo (tiempo = 0) hasta el inicio del estímulo inicial de 18 (13 TR), una duración suficiente para que la respuesta BOLD estimada vuelva a la línea de base, para cada época del ensayo por separado. No hicimos suposiciones sobre su forma específica más allá de usar cero como punto de inicio. Se calcularon varias estadísticas de bondad de ajuste, incluidas estadísticas F parciales para cada regresor y t- puntuaciones que comparan cada uno de los pesos beta estimados de 5 con cero. Tras la deconvolución, las imágenes estadísticas se transformaron en el espacio de Talairach (Talairach y Tournoux 1988).

Análisis a nivel de grupo

Regiones anatómicas de interés (ROIs)

Nuestros análisis se centraron en grupos definidos funcionalmente identificados dentro de los límites de varias ROI anatómicas a priori (Curtis y Connolly 2008) previamente identificado como parte de diversos aspectos del procesamiento de recompensas o el control oculomotor. El putativo ROI relacionado con la recompensa en este estudio incluyó el VS (incluido el núcleo accumbens), la OFC y el PFC medial ventral (VMPFC). Definimos los límites del ROI relacionado con la recompensa anatómica utilizados en este estudio de la siguiente manera: Los VS (Breiter et al. 1997; Breiter y Rosen 1999; Bjork et al. 2004; Voorn et al. 2004) se consideró que estaba limitada dorsalmente por una línea que se extendía lateralmente desde la punta ventral del ventrículo lateral hasta la cápsula interna, el límite lateral y anterior era la unión ventral-medial del caudado y el putamen, y el límite posterior se consideraba La comisura anterior. La OFC abarcaba el giro orbital y el recto gyrus, incluyendo BA 10, 11 y 47 (Kringelbach y Rollos 2004). Lateralmente, la OFC estaba delimitada por el surco frontal inferior y en la superficie medial por el surco rostral superior. El VMPFC se refería a la corteza dorsal al surco rostral superior en la superficie medial del cerebro, anterior y ventral (área subcallosa) al genu del cuerpo calloso, incluyendo principalmente BA / NUMX posterior y medial (10 y 32)Knutson et al. 2003; Blair et al. 2006). El VMPFC incluía la corteza cingulada anterior rostral.

El ROI putativo del control oculomotor incluía áreas a lo largo del surco precentral superior e inferior (sPCS y iPCS, respectivamente) y el surcado paracentral (paraCS), así como la corteza cingulada (BA 24, 32), que incluye el cingulado anterior dorsal y caudal, el surco intraparietal (IPS) ), putamen y PFC dorsolateral (DLPFC, incluidos BA 9, 46) (Sweeney et al. 1996; Grosbras et al. 1999; Liddle et al. 2001; Luna et al. 2001; Connolly et al. 2002; Muñoz y Everling 2004; Ridderinkhof, Ullsperger, et al. 2004; Pierrot-Deseilligny et al. 2005; Brown et al. 2006; Hikosaka et al. 2006; Curtis y Connolly 2008). El surco precentral humano a menudo consiste en partes 2, los surcos precentral superior e inferior, separados por una conexión transversal entre los giros frontales precentral e intermedio (Ono et al. 1990). El paraCS se definió como el surco anterior al lóbulo central a lo largo de la superficie medial dorsal del cerebro (Ono et al. 1990). El IPS se definió como el surco que divide los lóbulos parietales superior e inferior (IPL).

Finalmente, aunque se ha establecido en la literatura que a través de diferentes territorios vasculares, no hay diferencias en la función de respuesta hemodinámica (HDR) desde la infancia hasta la edad adulta (Kang et al. 2003; Wenger et al. 2004; Brown et al. 2005), incluimos la corteza visual (BA 17, 18) como una región de control adicional para demostrar que los adolescentes generan cursos de tiempo que son equivalentes a los adultos.

Análisis del curso del tiempo

Los valores de IRF estimados obtenidos del análisis de desconvolución de cada sujeto se ingresaron en un análisis de varianza ómnibus voxelwise (ANOVA) con tiempo (0 a 12 TR), tipo de incentivo (recompensa, neutral) y grupo de edad (adolescente, adulto) como factores fijos y sujetos como factor aleatorio. Los métodos de deconvolución para nuestro diseño de tareas, donde se identifican las diferentes etapas de un ensayo, generan IRF estimados. El IRF refleja la respuesta BOLD estimada a un tipo de estímulo (por ejemplo, la señal de recompensa) después de controlar las variaciones en la señal BOLD debidas a otros regresores. Los gráficos de IRF medio (también conocido como el curso de tiempo medio estimado, a continuación) muestran la respuesta BOLD estimada promedio (entre sujetos) desde el inicio del estímulo (tiempo = 0) hasta el inicio de 18 s después del estímulo. La duración de 18 s, un parámetro que especificamos en nuestro modelo de deconvolución, es una duración apropiada para una respuesta hemodinámica típica evocada por un estímulo de corta duración para volver a la línea de base.

Se ejecutaron ANOVA separados para cada época de prueba, lo que dio como resultado imágenes de grupo de "referencia", "preparación de respuesta" y "respuesta de sacada" (efecto principal de las imágenes de tiempo). La imagen del "efecto principal del tiempo" muestra regiones que están significativamente moduladas a lo largo del tiempo (0-12 TR) en relación con la línea de base colapsada en los sujetos y las condiciones, por lo que delimitan los circuitos básicos reclutados en nuestro estudio. Mapas estadísticos ( ) fueron superpuestos en la imagen anatómica de un sujeto representativo. Para imágenes de superficie cortical 3D (Figs. 4 4–6), proyectamos focos de regiones que muestran efectos relacionados con la edad y / o los incentivos en la superficie del atlas PALS humano utilizando el software Caret (versión 5.51) (Van Essen et al. 2001; Van Essen 2002).

Figura 3.

Los mapas de activación grupal del "efecto principal del tiempo" para la señal de incentivo (anillo de signos de dólar o de libra), preparación de la respuesta (fijación roja) y respuesta de sacade (flash periférico), se colapsaron en el tipo de incentivo y el grupo de edad. Umbral de imagen ...

Figura 4.

Indicar cursos de tiempo de época que muestren interacciones de edad y / o incentivos a lo largo del tiempo. Los cursos de tiempo se extrajeron de una máscara de esfera (diámetro 9-mm) centrada en las coordenadas del pico de vóxel (ver Materiales y métodos). Solo para fines de visualización, relleno negro ...

Figura 5.

Cursos de tiempo de preparación de respuesta (anticipación de recompensa) que muestran las interacciones de edad y / o incentivo a lo largo del tiempo. Los cursos de tiempo se extrajeron de una máscara de esfera (diámetro 9-mm) centrada en las coordenadas del pico de vóxel (ver Materiales y métodos). Para visualización ...

Figura 6.

Cursos de tiempo de la época de respuesta de Saccade que muestran la edad y / o las interacciones de incentivos a través del tiempo. Los cursos de tiempo se extrajeron de una máscara de esfera (diámetro 9-mm) centrada en las coordenadas del pico de vóxel (ver Materiales y métodos). Sólo para fines de visualización, ...

Dentro de cada imagen de "efecto principal del tiempo", las ROI definidas funcionalmente (también denominadas "agrupaciones", a continuación) se identificaron utilizando métodos ya establecidos en la literatura (Wheeler et al. 2005; Velanova et al. 2008). Primero, voxels pico que excedieron un umbral de P Se identificaron <0.001 (sin corregir) y se clasificaron según la magnitud del estadístico F. A continuación, se centró una máscara de esfera de 9 mm de diámetro en cada máximo. Luego corregimos el efecto principal de la imagen de tiempo para comparaciones múltiples usando criterios de una simulación de Monte Carlo (http://afni.nimh.nih.gov/afni/doc/manual/AlphaSim), que indicaba que se requería un tamaño de grupo de al menos 17 voxels contiguos junto con un voxel individual P El valor de 0.001 para lograr un significado de nivel de imagen corregido P <0.05. Las ROI funcionales se definieron al incluir todos los vóxeles que caían dentro de la esfera de 9 mm centrada en el máximo en la imagen sin corregir y luego excluir los vóxeles que no pasaron las correcciones para comparaciones múltiples. Luego usamos estos grupos definidos funcionalmente como máscaras y extrajimos los cursos de tiempo estimados de los vóxeles constituyentes para cada sujeto y en ambas condiciones de incentivo. De esta manera, nos aseguramos de que se consideraran las mismas regiones en todos los temas. Los cursos de tiempo se promediaron entre los sujetos y luego se analizaron con ANOVA de medidas repetidas; el grupo de edad (adulto, adolescente) sirvió como factor entre sujetos; el tiempo (0-12 TR) y la condición de incentivo (recompensa, neutral) estuvieron dentro de los factores de los sujetos. A menos que se indique lo contrario, se informan los niveles de significancia corregidos por esfericidad (Greenhouse-Geisser). A continuación, informamos todas las regiones identificadas en el mapa de grupo ómnibus del "efecto principal del tiempo" y proporcionamos cifras de los cursos de tiempo para las regiones que demuestran interacciones significativas de edad por tiempo, incentivo por tiempo y / o edad por incentivo por tiempo en todo el respuesta estimada (13 puntos de tiempo).

Observamos que en varias regiones examinadas, la respuesta media estimada en el curso del tiempo demostró una respuesta bifásica o un pico temporalmente posterior (que ocurre más de 6 después del inicio del componente del ensayo). Actualmente no está claro si los picos temporalmente posteriores tienen un significado funcional (por ejemplo, reflejando la variabilidad de los sujetos individuales en el reclutamiento de una región específica o la señalización retardada en una región) o simplemente son el resultado de nuestros análisis de desconvolución que no asumen una forma HDR fija . Como tal, también realizamos un ANOVA de medidas repetidas secundario, más conservador, que solo consideró las respuestas estimadas en TRs 3 – 6. Estos puntos de tiempo se eligieron ya que abarcan 3-7.5 s después del inicio del estímulo, que capturaría el pico inicial en una respuesta hemodinámica estereotipada, que ocurriría entre 4 y 6 s después de la presentación del estímulo. Los cursos de tiempo de todas las ROI identificadas en los principales efectos del mapa de tiempo para cada época de prueba también se analizaron utilizando este enfoque. Para cada uno de estos análisis, solo se analizaron los ensayos de AS "correctos". Finalmente, observamos que la factibilidad de comparar los cursos de tiempo BOLD en los grupos de edad de desarrollo en un espacio estereotáxico común ha sido bien establecida (Kang et al. 2003; Wenger et al. 2004; Brown et al. 2005).

Como una verificación de validez para nuestros cursos de tiempo descontaminados de las épocas de prueba separadas, tratamos de verificar que la suma de los componentes de prueba individuales daría lugar a una forma HDR típica y que la respuesta sumada coincidiera con el curso de tiempo obtenido al considerar la prueba como entero. Para hacerlo, primero sumamos los cursos de tiempo estimados de cada época de prueba individual (cue + response preparation + saccade response) en cada vóxel del cerebro, cambiando el curso de tiempo de la época de preparación de respuesta por 1.5 para dar cuenta del inicio de este componente en un ensayo y en el tiempo de respuesta de la época de respuesta sacada por 3 s. A continuación, se generó el IRF para todo el ensayo (es decir, referencia, preparación y respuesta juntos) en cada vóxel mediante la ejecución de un análisis de desconvolución separado en el que codificamos solo el inicio de cada ensayo y estimamos la respuesta hasta 21 después del inicio de prueba. Cada uno de estos cursos de tiempo (referencia, preparación de la respuesta [cambio de tiempo], respuesta de sacrificio [cambio de tiempo], respuesta resumida y respuesta de todo el ensayo) se promedió en cada vóxel identificado en la máscara de esfera de "efecto principal del tiempo" y trazadoFigs. Suplementarios 1–6). Este procedimiento se replicó luego para la preparación de la respuesta y las máscaras de esfera de respuesta de sacada. Esta verificación de validez mostró que una suma de los cursos de tiempo de los componentes dio como resultado una respuesta hemodinámica típica, lo que brindó un respaldo adicional de que nuestros procedimientos de deconvolución eran precisos. Las figuras suplementarias 1 – 6 muestran diagramas de ejemplo de nuestro análisis de verificación de curso de tiempo. Se encontró un alto grado de similitud entre los cursos de tiempo sumados (líneas negras gruesas) y de prueba completa (líneas rojas) y los perfiles HDR canónicos.

Resultados

Comportamiento

El ANOVA de medidas repetidas sobre las tasas correctas de respuesta inhibitoria en grupos de edad y condiciones de incentivo mostró un efecto principal significativo del tipo de incentivo (F(1,32) = 18.9424, P <0.001) y una tendencia para un efecto principal del grupo de edad (F(1,32) = 3.491, P = 0.071) pero no hay grupo de edad por interacción de tipo incentivo. Como era de esperar, todos los sujetos siguieron constantemente los errores prosaccados con respuestas correctivas a la ubicación apropiada, similar a los informes anteriores (Velanova et al. 2008), lo que indica que se entendieron las instrucciones de la tarea, pero no se pudo inhibir la sacada reflexiva.

Dadas nuestras hipótesis de que los adultos y los adolescentes generarían menos errores inhibitorios en la recompensa en comparación con los ensayos neutrales, las comparaciones planificadas del efecto del tipo de incentivo en el rendimiento (tasa de respuesta correcta y latencia) dentro de cada grupo de edad (recompensa versus neutral para los adolescentes; recompensa vs. (neutral para adultos) también se realizaron utilizando los niveles alfa ajustados de Bonferroni de 0.025 por prueba (0.05 / 2). Los adolescentes generaron un número significativamente mayor de AS correctos en los ensayos con recompensa en comparación con los ensayos neutrales (t(17) = 4.500, P <0.001) (ver A). El rendimiento de los adultos mostró una tendencia a mejorar las respuestas en la recompensa en comparación con los ensayos neutrales (t(15) = 1.939, P = 0.072).

Figura 2.

Resultados de comportamiento. (A) Tasa de respuesta correcta para adolescentes (barras de la izquierda) y adultos (barras de la derecha) para las pruebas neutrales (barras sin rellenar) y recompensadas (barras con hash). (B) Latencias de ASs correctas. (C) Latencias de errores inhibitorios. Un solo asterisco (*) indica ...

La latencia para iniciar un AS correcto mostró un efecto principal de incentivo (F(1,32) = 22.695, P <0.001) pero ningún efecto principal del grupo de edad o del grupo de edad por interacción de incentivos. Las comparaciones planificadas revelaron que ambos grupos de edad generaron AS significativamente más rápidos en la recompensa en comparación con los ensayos neutrales (adolescentes, t(17) = 3.215, P = 0.005 y adultos, t(15) = 3.498, P = 0.003).

Las latencias de las sacadas erróneas (denominadas "errores prosaccados", cuando los sujetos miran inicialmente hacia el estímulo periférico) no mostraron un grupo de edad significativo mediante la interacción de incentivos. Las comparaciones planificadas mostraron que los adolescentes, pero no los adultos, generaron respuestas significativamente más rápidas en los ensayos recompensados en comparación con los neutrales (t(17) = 2.400, P = 0.022). Figura 2 y XNUMXB,C traza las latencias de los ASs correctos e incorrectos, respectivamente. Los medios y las desviaciones estándar para la tasa de respuesta correcta y las latencias para los ensayos correctos se proporcionan en Tabla 1.

Resultados de comportamiento para la recompensa y los ensayos de AS neutrales

Finalmente, dado el rango de edad relativamente amplio de los adolescentes analizados, se realizaron comparaciones separadas dentro del grupo de adolescentes "mayores" y "jóvenes" para examinar la posibilidad de que la diferencia de edad entre los adolescentes mayores y los adultos no fuera lo suficientemente grande como para demostrar diferencias. Es decir, si fuera el caso de que los adolescentes mayores tuvieran un rendimiento significativamente diferente al de los sujetos más jóvenes, entonces los datos de los adolescentes mayores podrían estar impulsando los efectos no significativos de la edad. Utilizamos una división mediana para dividir los sujetos adolescentes 18 en mayores (N = 9; 6 17 años de edad y 3 16 años de edad) y grupos más jóvenes (N = 9; 3 13 años de edad, 1 14 años de edad, 4 15 años de edad, y 1 16 años de edad [el más joven de los 4 16 años de edad probados]). Muestra independiente t-Las pruebas se ejecutaron en datos de latencia y latencia de respuesta correcta de adolescentes "jóvenes" y "viejos" para ambos tipos de ensayos. No hay diferencias significativas (todos P's> 0.05).

fMRI

Se involucró una red distribuida de regiones cerebrales durante cada período de prueba en adultos y adolescentes, incluidas las regiones de control oculomotor esperadas (por ejemplo, campos oculares corticales y ganglios basales) y regiones relacionadas con la recompensa (por ejemplo, OFC y VS) ( ). En varios loci, identificamos interacciones significativas de edad y / o incentivo con el tiempo a través de toda la respuesta estimada (puntos de tiempo 13) o TRs 3 – 6 (ver Materiales y métodos). Estos resultados, separados por época de prueba, se discuten con más detalle a continuación.

Región de control: Corteza visual primaria

Los grupos definidos funcionalmente ubicados en la corteza visual (BA 17, 18) durante cada época de prueba confirmaron que los adolescentes generan un HDR similar en comparación con los adultos. Los focos examinados demostraron una participación robusta en la tarea AS pero no interacciones de edad o tipo de incentivo por tiempo (Fig. 7 suplementario).

Época 1: señal de incentivo

Regiones relacionadas con la recompensa

Durante la presentación de la señal de incentivo, las VS correctas (coordenadas de Talairach: 14, 2, −7) mostraron una interacción significativa de edad por tiempo (F(12,384) = 3.082, P = 0.023) cuando se considera el tiempo total estimado (puntos de tiempo 13). Los adultos mostraron una actividad más positiva durante las recompensas, mientras que los adolescentes mostraron una respuesta negativa. En esta región, los cursos de recompensa para adolescentes y de tiempo neutral mostraron desviaciones tempranas negativas, mientras que los adultos mostraron una respuesta mínima para las recompensas seguidas por una respuesta positiva más sólida en ambos tipos de ensayos ( ). Al considerar solo el aspecto inicial del curso de tiempo (TRs 3 – 6), esta región aún mostró una tendencia (F(3,96) = 2.368, P = 0.076). Sin embargo, la izquierda VS (−10, 2, −4) mostró una interacción significativa de edad por tiempo (F(3,96) = 3.204, P = 0.027) en este lapso de tiempo más corto. Dentro de este rango, similar al VS derecho, los adolescentes mostraron respuestas negativas tempranas en los cursos de tiempo de los ensayos de recompensa y neutrales, mientras que los adultos no mostraron desviaciones desde el inicio.

Regiones de control oculomotor e inhibidor

Ninguno de los ROIs de control oculomotor examinados mostró una edad significativa por tiempo, incentivo por tiempo, o edad por incentivo por interacción de tiempo a través de los puntos de tiempo estimados de 13 durante la presentación de la señal de incentivo. Sin embargo, en todos los TRs 3 – 6, observamos un incentivo por interacción temporal a lo largo del sPCS correcto (26, −13, 53) (F(3,96) = 2.695, P = 0.05), giro frontal inferior derecho (44, 11, 32) (F(3,96) = 4.474, P = 0.006), así como a la izquierda de la posición de la mente (−28, −64, 41) (F(3,96) = 2.959, P = 0.036). En la IPL izquierda (−28, −52, 38) (BA 7, dorsal y medial al giro supramarginal), se observó una interacción edad por incentivo por tiempo (F(3,96) = 3.397, P = 0.021) (Tabla 2). En cada una de estas regiones, las respuestas de los ensayos de recompensa para adolescentes fueron similares a los cursos de tiempo neutral y de recompensa para adultos ( ). Sin embargo, los adolescentes mostraron respuestas atenuadas en estas áreas durante los ensayos neutrales.

Regiones observadas durante la señal (solo ensayos correctos) que mostraron efectos de interacción significativos

Tabla 3 proporciona la ubicación de los vóxeles máximos para todos los grupos funcionales observados en regiones anatómicas a priori que demuestran una modulación significativa a lo largo del tiempo durante la época de la señal de incentivo.

Regiones que demuestran un efecto principal del tiempo en las ROI anatómicas, observadas durante la señal (solo ensayos correctos).

Época 2: Preparación / Anticipación de Respuesta

Regiones relacionadas con la recompensa

Tras la época de señales de incentivo, durante la preparación / anticipación de la respuesta, un solo grupo en el VS derecho (11, 8 y −7) mostró una interacción significativa de edad por tiempo (F(12,384) = 2.586, P = 0.05) en los puntos de tiempo estimados de 13. El examen de los cursos de tiempo de esta región reveló una mayor respuesta de los adolescentes durante la recompensa en comparación con los ensayos neutrales ( ). Los adultos demostraron poca participación de esta región con solo una débil respuesta positiva durante los ensayos neutrales y una posterior desviación negativa durante los ensayos de recompensa en esta región. Dentro del rango de tiempo más restringido de TRs 3 – 6, esta región aún mostró una interacción significativa de edad por tiempo (F(3,96) = 6.618, P <0.001).

Regiones de control oculomotor e inhibidor

En el sPCS izquierdo (−25, −13, 56), se observó una edad significativa por la interacción de incentivo por tiempo (F(12,384) = 2.889, P = 0.032) en toda la prueba estimada. En esta región, los adolescentes tuvieron un pico más alto en comparación con los adultos en ambos tipos de incentivos, así como una respuesta extendida temporalmente durante los ensayos de recompensa ( ). Considerando solo los TR 3 – 6, la edad por incentivo por interacción de tiempo en esta región se redujo a una tendencia (F(3,96) = 2.282, P = 0.084).

En otros lugares, a través de los TR 3 – 6, observamos una interacción edad por tiempo en el giro frontal medial derecho (MFG) / giro frontal superior (17, −10, 53) (F(3,96) = 2.915, P = 0.038). También se observaron interacciones significativas de edad por incentivo por tiempo en otros grupos 2 a lo largo del sPCS izquierdo, (−25, −19, 47) (F(3,96) = 2.920, P = 0.038) y (−31, −10, 44) (F(3,96) = 2.909, P = 0.038). En cada una de estas regiones, las respuestas de los adolescentes durante la recompensa y los ensayos neutrales aumentaron en relación con los adultos ( ). Más inferiormente, se observó una interacción significativa de edad por incentivo por tiempo en el iPCS izquierdo (−28, −1, 35) (F(3,96) = 3.281, P = 0.024). En esta región, la respuesta de recompensa de los adolescentes fue similar a la recompensa de adultos y las respuestas neutrales, con cada curso de tiempo con un máximo de aproximadamente 7.5s. El curso temporal neutral del adolescente alcanzó un pico de magnitud menor antes (3 s) y cayó hacia la línea de base durante este lapso de tiempo (Higo, 5). Una edad significativa por incentivo por interacción de tiempo (F(3,96) = 3.836, P = 0.012) en TRs 3 – 6 también se observó en el MFG izquierdo / cingulado anterior (−7, 29, 35) (Tabla 4). Los adolescentes mostraron una mayor respuesta a la recompensa en comparación con los ensayos neutrales y a la recompensa de adultos y las respuestas neutrales.

Regiones observadas durante la preparación de la respuesta (solo ensayos correctos) que mostraron efectos de interacción significativos

En la corteza parietal posterior, un grupo en precuneus derecho (BA 7) (8, −58, 53) mostró una interacción significativa de edad por tiempo (F(12,384) = 3.093, P = 0.024) en los puntos de tiempo estimados de 13. Como lo demuestran los cursos de tiempo de esta región ( ), los adolescentes en comparación con los adultos tuvieron una mayor actividad evocada para ambos tipos de ensayos de incentivo. En todas las TR 3 – 6, una importante condición de incentivo por edad y por tiempo la interacción todavía estaba presente en esta región (F(3,96) = 4.143, P = 0.008).

Tabla 5 proporciona la ubicación de los vóxeles máximos para todos los grupos funcionales observados en regiones anatómicas a priori que demuestran una modulación significativa a lo largo del tiempo durante la época de preparación de la respuesta.

Regiones que demuestran un efecto principal del tiempo en las ROI anatómicas, observadas durante la preparación de la respuesta (solo ensayos correctos)

Época 3: Respuesta Sacada

Regiones relacionadas con la recompensa

Durante la época de respuesta sacádica, la OFC izquierda (−25, 44, −4) mostró una interacción edad por tiempo (F(3,96) = 4.44, P = 0.006) ( , izquierda). Esta región mostró una mayor actividad principalmente en adolescentes durante ensayos neutrales. No se observó una activación significativa en los VS durante la época de respuesta de la sorda.

Regiones de control oculomotor e inhibidor

El cingulado anterior derecho, BA 24, (2, 23, 26) mostró un incentivo por interacción de tiempo (F(3,96) = 3.99, P = 0.010) (Tabla 6). Al igual que en el grupo OFC anterior, los cursos de tiempo de esta región mostraron una mayor actividad principalmente en adolescentes durante los ensayos neutrales. Una región en la circunvolución cingulada anterior izquierda, BA 24, 32, (−1, 11 y 35) mostró una edad significativa mediante la interacción de incentivo por tiempo (F(12,384) = 2.860, P = 0.037) en toda la respuesta estimada. Cursos de tiempo desde el cingulado anterior izquierdo ( , abajo a la izquierda) mostró un pico inicial en adultos durante los ensayos de recompensa y una respuesta similar en adolescentes durante los ensayos neutrales. Los adolescentes mostraron una mayor respuesta negativa durante los ensayos de recompensa. A través de TRs 3 – 6, un grupo de edad significativo por interacción de tiempo (F(3,96) = 4.474, P = 0.006) permaneció para esta región.

Se observó una actividad extensa en otras partes de las regiones de control oculomotor a priori en ambos grupos de edad durante la época de respuesta a la calada, incluyendo sPCS, corteza parietal posterior y putamen (Tabla 7) que no mostraron interacciones significativas de edad o incentivo ( , derecho).

Regiones que demuestran un efecto principal del tiempo en las ROI anatómicas, observadas durante la respuesta sacádica (solo ensayos correctos)

Regiones observadas durante la respuesta sacádica (solo ensayos correctos) que mostraron efectos de interacción significativos

Discusión

Usamos la IRMf rápida relacionada con los eventos para examinar las diferencias de desarrollo en la activación del sistema de recompensa y los efectos de la contingencia de recompensa en el control inhibitorio oculomotor, ya que los adolescentes y adultos sanos realizaron una tarea de AS mediada por incentivos monetarios. Si bien el rendimiento del comportamiento mejoró en ambos grupos de edad en la recompensa en comparación con los ensayos neutrales, se encontraron varias diferencias en los patrones de las respuestas BOLD durante las diferentes épocas o etapas del procesamiento de la recompensa. En particular, los adolescentes, en comparación con los adultos, demostraron respuestas atenuadas en los SV durante la señal de incentivo, seguidas de una mayor respuesta en los VS y sPCS durante la preparación de la respuesta (anticipación de recompensa) en los ensayos de recompensa. Este aumento de la actividad durante la preparación de la respuesta puede haber contribuido a mejoras significativas en las tasas de respuesta correcta de los adolescentes, como se explicará con más detalle a continuación.

Diferencias de desarrollo en los efectos de contingencia de recompensa en el comportamiento de AS

En comparación con la condición neutral, los ensayos con una contingencia de recompensa se asociaron con una capacidad mejorada para inhibir correctamente (adolescentes) y hacer respuestas más rápidas (adolescentes y adultos). Estos resultados son consistentes con el trabajo de comportamiento anterior que muestra tasas de error reducidas con la recompensa de la recompensa en adultos y adolescentes durante las tareas de AS recompensadas (Duka y Lupp 1997; Jazbec et al. 2005, 2006; Hardin et al. 2007) y sugieren que los componentes esenciales del circuito que apoyan la modulación de la recompensa del control inhibitorio están en línea en la adolescencia. Nuestros resultados también sugieren que los adolescentes pueden ser particularmente sensibles a la modulación de la recompensa del control inhibitorio, dado que los adolescentes, pero no los adultos, mostraron una mejora significativa en la tasa de respuesta correcta. Sin embargo, no podemos confiar solo en los datos de los ojos, ya que el rendimiento de los adolescentes es más sensible a la recompensa dado que no se observó un grupo de edad significativo por interacción de tipo incentivo. Puede darse el caso de que los adultos ya estuvieran realizando la tarea a un nivel alto durante las pruebas neutrales y que no haya habido tanto margen de mejora en las pruebas de recompensa (es decir, el efecto techo). El trabajo futuro podría explorar aún más las diferencias en la sensibilidad a las recompensas al aumentar la dificultad de la tarea AS recompensada (por ejemplo, acortando la duración del período preparatorio). Además, aunque el peor desempeño de los adolescentes en los ensayos neutrales puede atribuirse a la inmadurez relativa en el control inhibitorio, también es posible que los adolescentes no consideren a los ensayos neutrales tan "gratificantes" como los adultos. En otras palabras, los adultos pueden haber estado más motivados para desempeñarse bien independientemente del tipo de incentivo, mientras que los adolescentes pueden haber prestado especial atención a los ensayos en los que estaba en juego una recompensa. El trabajo futuro que compara el comportamiento de los adolescentes y adultos en las pruebas con señales neutrales, así como las señales de recompensa y pérdida / castigo que varían de forma paramétrica en la magnitud, es necesario para proporcionar más información sobre este tema.

Tanto los adolescentes como los adultos generaron ASs correctos más rápidos (latencias más bajas) en la recompensa en comparación con los ensayos neutrales, lo que refleja los efectos motivacionales de la recompensa monetaria potencial en las sacadas sacadas endógenamente (Roesch y Olson 2004; Hikosaka et al. 2006). Los datos de latencia reportados aquí están en línea con los estudios previos de primates no humanos que demuestran que las brújulas a ubicaciones recompensadas (frente a las no recompensadas) tienen latencias reducidas, un resultado del aumento de los niveles de actividad neuronal contralateral en los ganglios basales antes de las respuestas del movimiento del ojo (Hikosaka et al. 2006). Además, las latencias de los errores de AS también fueron más rápidas en la recompensa frente a los ensayos neutrales en adolescentes, pero no difirieron en el grupo de adultos. La observación de que los adolescentes tienen latencias más rápidas durante los ensayos de recompensa frente a errores neutrales sugiere que los adolescentes pueden ser más sensibles a las contingencias de recompensa; esta mayor reactividad a las recompensas puede contribuir a aumentar la impulsividad durante la adolescencia.

En conjunto, los resultados de comportamiento indican que el incentivo de recompensa mejora el control inhibitorio general (es decir, la tasa de respuesta correcta) y disminuye el tiempo de reacción sacádica en adolescentes y adultos.

Recompensar los efectos de contingencia en las respuestas cerebrales en la adolescencia frente a los adultos

Si bien los adolescentes reclutaron una red neuronal muy similar a la de los adultos a lo largo de la tarea, incluidos el VS, sPCS, IPL y el giro frontal medio, hubo diferencias de desarrollo distintas en la activación durante épocas separadas de la tarea. Se observaron dos patrones principales de diferencias en el grupo de edad: 1) regiones donde los adolescentes mostraron un reclutamiento diferente para los ensayos de recompensa que los adultos, lo que sugiere inmadurezas en el procesamiento de la recompensa y 2) regiones donde los adolescentes mostraron un mayor reclutamiento a través de incentivos, respaldando hallazgos previos de inmadurezas en el control inhibitorio. Estas diferencias se tratarán con más detalle en las siguientes secciones:

En particular, a lo largo de las épocas de prueba, observamos grupos bilaterales de activación en el sPCS cerca de la unión con el surco frontal superior, un área sugerida repetidamente como el homólogo humano del FEF de mono (Luna et al. 2001; Curtis y Connolly 2008). Las grabaciones de una sola unidad de primates no humanos han demostrado que las neuronas FEF están activas durante el período de preparación de la respuesta de los ensayos de EA y aumentan cuando se genera una sacada (Bruce y Goldberg 1985; Hanes y Schall 1996; Muñoz y Everling 2004). Dado que los grupos de activación cerca de sPCS encontrados en el presente estudio fueron de hecho activos durante el período preparatorio y nuevamente durante la respuesta sacádica (ver Figuras suplementarias) y que los grupos informados se identificaron espacialmente cerca de los grupos identificados mediante el uso de paradigmas oculomotores similares (AS, tareas de guía visual y de memoria guiada) en estudios anteriores de nuestro laboratorio (Luna et al. 1998, 2001; Geier et al. 2007, 2009) y otros (Paus 1996; Sweeney et al. 1996; Brown et al. 2004; Curtis y Connolly 2008), concluimos con cautela que los grupos de activación de sPCS informados cerca de la unión con el surco frontal superior (BA 6) son probablemente el homólogo humano del FEF de mono.

De manera similar, la activación a lo largo de la pared dorsomedial cerca de la parte dorsal del paraCS (BA 6) se ha asociado de manera confiable con los movimientos oculares (Grosbras et al. 1999) y con frecuencia se lo denomina campo ocular suplementario (SEF) (Luna et al. 2001; Brown et al. 2004). La corteza rostral inmediatamente a una línea vertical que se extiende desde la comisura anterior, adyacente a la SEF putativa, se denomina con frecuencia área motora presupuestaria (Luna et al. 2001; Curtis y D'Esposito 2003). En las secciones restantes, nos referimos a estas regiones por sus designaciones funcionales putativas como un medio para facilitar las comparaciones entre nuestros resultados, la literatura de neuroimagen existente y las ricas literaturas de primates no humanos y de recompensa.

Diferencias de desarrollo en la evaluación de Recompensa-Cue

Durante la presentación de la señal de incentivo (anillo de billetes de dólar o signos de libra), cuando se evaluó inicialmente la valencia de la señal de incentivo (es decir, cuando el sujeto determinó si el próximo ensayo sería una "ganancia" de recompensa o un "no" neutral (prueba de ganancia), adultos y adolescentes mostraron una respuesta diferencial en la VS. La VS se ha implicado sistemáticamente en los estudios de imágenes funcionales durante el procesamiento anticipado de recompensas, incluida la detección de la recompensa inicial, la predicción y la anticipación (Knutson y Cooper 2005). Los adolescentes mostraron una respuesta inicial negativa que fue casi idéntica para la recompensa y los ensayos neutrales ( ) indicando que la valencia de la señal no estaba siendo procesada diferencialmente. En contraste, los adultos mostraron actividad en la VS derecha durante la señal de recompensa que mostró cierta diferenciación de señales neutrales, lo que sugiere que la señal de recompensa se estaba evaluando. Además, se observó un pico posterior cerca del final de la respuesta estimada para los ensayos de recompensa y neutral en adultos pero no en adolescentes.

Los cambios observados en la señal BOLD en los VS adultos y adolescentes podrían estar relacionados con la dinámica de la señalización DA (Knutson y Gibbs 2007). Los estudios de primates no humanos han demostrado que las neuronas DA, que se originan en el cerebro medio y se proyectan de manera prominente en el estriado dorsal y ventral y el PFC, responden de forma fásica a las recompensas y los estímulos que predicen la recompensa (Schultz 1998) y, como tal, probablemente sería activo en respuesta a la presentación de las señales de incentivo en este estudio. Además, se ha demostrado que algunas neuronas DA tienen activaciones fásicas seguidas de depresiones en respuesta a estímulos nuevos o intensos (Schultz et al. 1993; Schultz 2002). Por lo tanto, los perfiles de respuesta atenuados observados en los adolescentes podrían reflejar que la señal de incentivo fue inicialmente más destacada o intensa para los adolescentes. En los adultos, aunque los mecanismos neuronales subyacentes que contribuyen al pico posterior no se conocen y deben interpretarse con cautela, un posible factor contribuyente podría ser la activación tónica lenta de las neuronas DA, que puede ocurrir en escalas de tiempo extendidas (Schultz 2002; Knutson y Gibbs 2007). Este mecanismo, que podría ser útil para mantener el procesamiento motivacional durante tiempos prolongados, puede que aún no esté maduro para la adolescencia. Posiblemente, estos diferentes patrones de respuesta en adultos y adolescentes podrían estar relacionados con cambios en la densidad y patrones de distribución de diferentes subtipos de receptores DA que ocurren con la edad (Seeman et al. 1987; Meng et al. 1999; Lanza xnumx).

Las regiones oculomotoras y de control fueron reclutadas a través de incentivos para adultos y para recompensas en adolescentes en respuesta a la señal de incentivo ( ). Sin embargo, durante los ensayos neutrales, las respuestas de los adolescentes en estas regiones se atenuaron claramente a pesar del hecho de que obtuvieron respuestas inhibitorias correctas (recuerde que solo se incluyeron los ensayos correctos en los análisis del curso del tiempo). Dado que los adolescentes generaron más errores en general durante los ensayos neutrales y tuvieron tiempos de inicio más lentos durante los ensayos neutrales correctos, estos resultados sugieren que, sin incentivo, los adolescentes muestran un reclutamiento reducido de regiones que se sabe que respaldan el desempeño de AS (Everling et al. 1997; Connolly et al. 2002; Curtis y D'Esposito 2003). Mayor actividad durante los ensayos de recompensa en las regiones prefrontales, incluida la FEF putativa, que se sabe que respalda la planificación de la respuesta oculomotora (Curtis y D'Esposito 2003), sugiere que estas regiones frontales pueden mediar respuestas inhibitorias rápidas y correctas en adolescentes. Además, las respuestas de los adultos a la clave de recompensa, particularmente en la IPL izquierda y la iPCS derecha, se extendieron temporalmente en relación con la respuesta neutral de los adultos y la actividad de los adolescentes. Cada una de estas regiones ha sido implicada previamente en varios aspectos del control oculomotor y / o atencional (Gitelman et al. 1999; Cabeza y Nyberg 2000; Luna et al. 2001; Brown et al. 2004), especialmente en la preparación de la respuesta (Connolly et al. 2002; Curtis y Connolly 2008). El mayor compromiso de estas regiones durante las señales de recompensa probablemente refleja que las ganancias potenciales son más sobresalientes para ambos grupos de edad, como era de esperar, lo que probablemente contribuye a sus latencias de respuesta más rápidas y mayores tasas de respuesta correcta. Las recompensas pueden tener un mayor efecto relativo sobre la atención y el rendimiento en los adolescentes en relación con los adultos, dado que los adolescentes muestran respuestas tempranas débiles en estas regiones durante los ensayos neutrales, pero una mayor participación durante los ensayos de recompensa. Los adolescentes aún no realizan la tarea AS tan bien como los adultos (Fischer et al. 1997; Muñoz et al. 1998; Klein y Foerster 2001) indicando que es más difícil para ellos inhibir voluntariamente una respuesta. Debido a esta mayor dificultad en el control cognitivo, los adolescentes pueden confiar en los sistemas ejecutivos prefrontales para respaldar el desempeño mejorado de manera similar a los adultos que demuestran una mayor dependencia de los sistemas prefrontales cuando aumenta la carga cognitiva (Keller et al. 2001).

Diferencias de desarrollo en la preparación de respuesta / anticipación de recompensa

Durante la época de preparación de respuesta / anticipación de recompensa (cruz de fijación roja), cuando los sujetos supuestamente anticiparon responder por una recompensa o sin ganancia (neutral), encontramos que los adolescentes, pero no los adultos, mostraron una actividad robusta en los VS durante las pruebas de recompensa ( arriba a la izquierda). Este resultado sugiere hiperactividad durante la anticipación de una recompensa en adolescentes en comparación con adultos. Nuestros resultados que demuestran una función VS hiperactiva relativa durante la preparación de la respuesta, pero una función inactiva (negativa) antes de la presentación inicial de la señal de incentivo, pueden referirse a un problema continuo en la literatura de recompensas con respecto a la hiperactividad frente a la hipofuncionalidad del sistema de recompensas para adolescentes (Lanza xnumx; Chambers et al. 2003; Ernst et al. 2006). Por ejemplo, Bjork et al. (2004) encontraron que los adolescentes desactivan la VS en comparación con los adultos durante un período en que los sujetos anticipan responder por una recompensa, apoyando una hipótesis de hipofuncionalidad. A diferencia de, Ernst et al. (2005) y Galvan et al. (2006) (cuando la magnitud de la recompensa fue alta), por ejemplo, mostró que los adolescentes "sobre" activan esta región en respuesta a recibir una recompensa, lo que respalda la hiperfuncionalidad. Nuestros datos indican que los adolescentes VS pueden mostrar "ambos": una caída inicial en la actividad en respuesta a las señales de incentivo, que podría interpretarse como una falta de actividad relativa, seguida de una respuesta hiperactiva distinta para recompensar la anticipación. Los resultados informados aquí informan lo que parecen ser hallazgos contradictorios en la literatura e indican que puede haber diferentes trayectorias de desarrollo para etapas temporalmente diferentes del procesamiento de recompensa anticipada.

Aunque el mecanismo subyacente al patrón de actividad observado en adolescentes VS no se puede determinar directamente a partir de este estudio, la señalización DA elevada es un factor contribuyente potencial. La evidencia convergente de los modelos de roedores y primates indica un aumento general en los niveles de DA durante la adolescencia (Seeman et al. 1987; Kalsbeek et al. 1988; Rosenberg y Lewis 1994, 1995; Meng et al. 1999; para una revisión ver Lanza xnumx), que, junto con una constelación diferente de subtipos de receptores DA (Seeman et al. 1987; Meng et al. 1999; Lanza xnumx) y una probable abundancia general de sinapsis en el estriado (Sowell et al. 1999), puede contribuir a las diferentes formas de 2 de una respuesta de recompensa mayor, una actividad negativa en respuesta a la señal de incentivo (que refleja una mayor prominencia de la recompensa) y respuestas positivas durante la preparación de la respuesta (que refleja una mayor expectativa de recibir una recompensa) (Cooper y Knutson 2008).

Los adolescentes también mostraron un mayor reclutamiento de FEF putativo en comparación con los adultos durante el período preparatorio para los ensayos neutrales y de recompensa. Esto sugiere que los adolescentes inicialmente reclutan FEF más que los adultos para prepararse para realizar una respuesta inhibitoria correcta, independientemente del incentivo de recompensa. Es importante destacar que los adolescentes también mostraron respuestas prolongadas temporalmente durante los ensayos de recompensa en la FEF putativa, así como en MFG / cingulado anterior ( ). Los estudios con primates no humanos han demostrado que una acumulación preparatoria de los niveles de actividad en las neuronas de "fijación" de FEF contribuye a la inhibición exitosa de una sacada hacia el objetivo periférico en la tarea de AS, tal vez mediante la inhibición tónica de las neuronas motoras generadoras de sacadas (Schall et al. 2002; Muñoz y Everling 2004). Se ha demostrado que las neuronas en el cingulado anterior transportan múltiples señales, incluyendo una relacionada con la anticipación y el suministro de refuerzo (Schall et al. 2002). Nuestra hipótesis es que el aumento de la activación que observamos en la FEF putativa puede reflejar un aumento en la actividad neuronal relacionada con la fijación que luego contribuye a las mejoras en el rendimiento de los adolescentes (tasas de respuesta correctas) al mejorar la preparación de la respuesta. Además, el aumento de las señales de anticipación en la VS y el cingulado anterior durante los ensayos de recompensa puede contribuir a la mejora de la señal en la FEF putativa, que a su vez podría ejercer una mayor influencia de arriba hacia abajo sobre las neuronas relacionadas con la sacada en el caudado y el colículo superior (Ding y Hikosaka 2006; Hikosaka et al. 2006). Se necesitarán futuros estudios de una sola unidad para examinar estos mecanismos propuestos.

En cualquier caso, los datos presentados aquí indican además que los mecanismos neuronales que subyacen a la identificación y anticipación de la señal de recompensa están ampliamente distribuidos (por ejemplo, cingulado, FEF y ganglios basales) (O'Doherty y col. 2004) e inmaduro durante la adolescencia. Se ha sugerido ampliamente que durante la adolescencia, existe un desequilibrio normativo entre las regiones cerebrales relacionadas con la recompensa y el control cognitivo, lo que probablemente expone las vulnerabilidades a la toma de riesgos (Steinberg 2004; Ernst et al. 2006; Galvan et al. 2006; Casey et al. 2008). Puede ser que el control del comportamiento maduro, motivado por la recompensa, y el surgimiento de una toma de decisiones adaptativa, parecida a la de un adulto, se apoye en la integración funcional de múltiples regiones cerebrales, incluido el PFC (Luna et al. 2004).

Diferencias de desarrollo en la respuesta / recompensa "Feedback"

Durante la respuesta sacádica, la mayoría de las regiones reclutadas no mostraron interacciones significativas de grupo o incentivo por tiempo (Tabla 7; , derecho). Sin embargo, los adolescentes reclutaron enérgicamente una región en el lateral lateral izquierdo de la OFC durante los ensayos neutrales que no fueron comprometidos significativamente por los adultos ( , arriba a la izquierda). La OFC se ha implicado en numerosos aspectos del procesamiento de recompensas (Kringelbach y Rollos 2004), incluidas las representaciones de codificación de la valencia y magnitud de los incentivos durante la retroalimentación de recompensa (Delgado et al. 2000, 2003). La CFE lateral, en particular, se ha asociado con resultados negativos o punitivos (O'Doherty y col. 2001). Aunque los sujetos no recibieron comentarios explícitos en esta tarea en función de su desempeño, sí demostraron evidencia de comentarios intrínsecos cuando se cometió un error. Es decir, los sujetos siguieron de manera confiable los AS incorrectos con sacadas correctivas hacia la ubicación apropiada, lo que indica que sabían que habían cometido un error (Velanova et al. 2008). Los adolescentes también mostraron respuestas diferenciales principalmente durante ensayos neutros en cingulado anterior dorsal bilateral ( , medio e inferior izquierdo). Un papel sugerido del cingulado anterior dorsal es el monitoreo del resultado conductual (Ridderinkhof, Ullsperger, et al. 2004). Puede ser que para los adolescentes, el resultado tangible de los ensayos neutrales correctamente realizados, donde el dinero no se gana ni se pierde, es más ambiguo, y quizás negativo, que el resultado del ensayo de recompensa, y se señala mediante la activación de la OFC y el cingulado anterior dorsal. El trabajo futuro centrado en la activación provocada por la retroalimentación de error explícita durante la recompensa del comportamiento contingente puede ayudar a aclarar los roles de la OFC y el cingulado anterior dorsal durante la respuesta sacádica en esta tarea.

Conclusiones

Los hallazgos actuales indican que la contingencia de recompensa contribuye a mejorar la inhibición de la respuesta en adolescentes y adultos, según lo indicado por el aumento de las tasas de respuestas correctas y la disminución de las latencias de los AS correctos. Brindamos evidencia inicial de fMRI de mayor actividad durante los ensayos de recompensa en adolescentes VS y FEF putativo durante la época de preparación de la respuesta que puede respaldar las mejoras observadas en el comportamiento de AS. Además, también demostramos en un experimento único que los adolescentes pueden mostrar una respuesta negativa en la VS durante la evaluación de la señal de recompensa, y luego sobreactivar la VS más tarde durante la preparación de la respuesta en comparación con los adultos, lo que sugiere inmadurezas persistentes en un nodo clave del sistema de recompensa para adolescentes que podría ser interpretado como que refleja un sistema de recompensa tanto subactivo como hiperactivo. Considerados en conjunto, estos resultados tienen implicaciones importantes para los modelos teóricos actuales de la toma de riesgos de los adolescentes. Por ejemplo, un modelo triádico propuesto recientemente (Ernst et al. 2006) plantea que se produce un desequilibrio normativo durante la adolescencia entre un sistema impulsado por recompensa hiperactiva (por ejemplo, mediado por VS) y un circuito limitado de evitación de daños (por ejemplo, mediado por la amígdala) y control regulatorio / ejecutivo (por ejemplo, mediado por PFC). En este modelo, se supone que los adolescentes se comprometen a tomar riesgos debido a la combinación de la hipersensibilidad a la recompensa y los procesos limitados que controlan su influencia en el comportamiento. Nuestros resultados sugieren que las recompensas pueden "mejorar" los sistemas de control inhibitorio particularmente durante la adolescencia y, por lo tanto, parecen estar en desacuerdo con el modelo triádico. Sin embargo, puede ser que durante la adolescencia, los comportamientos que conducen a la recompensa inmediata se mejoren a expensas de los pagos a largo plazo. En el contexto de este experimento controlado, la inhibición de una sacada conduce a la adquisición de objetivos (es decir, una recompensa monetaria) y, por lo tanto, la actividad mejorada en VS y la FEF putativa era adaptativa. En una configuración no de laboratorio, al decidir entre las alternativas 2 (por ejemplo, conducir rápido para la emoción versus conducir más lento para evitar un accidente), las inmadurezas en la función del sistema de recompensa pueden sesgar el control inhibitorio / la toma de decisiones hacia una acción que conduce a una recompensa proximal (por ejemplo, , conducir rápido) y exponer la vulnerabilidad a un resultado negativo (Steinberg et al. 2009).

En resumen, nuestros resultados demuestran las diferencias de desarrollo en la activación cerebral en los nodos clave de la recompensa y los circuitos de control inhibitorio durante los distintos componentes de prueba de una tarea AS recompensada. Nuestros hallazgos indican que los determinantes clave de la conducta dirigida a un objetivo y la toma de decisiones, la recompensa y los sistemas de control cognitivo, aún no han alcanzado niveles de función maduros en la adolescencia, lo que podría contribuir a la aparición de riesgos en este grupo de edad.

Material suplementario

Material suplementario se puede encontrar en: http://www.cercor.oxfordjournals.org/.

Oportunidades

Institutos Nacionales de la Salud (RO1 MH067924, RO1 MH080243 a BL).

Material suplementario

[Dato suplementario]

Haga clic aquí para ver.

AGRADECIMIENTOS

Conflicto de intereses: Ninguna declarada.

Referencias

Adleman NE, Menon V, Blasey CM, CD blanco, Warsofsky IS, Glover GH, Reiss AL. Un estudio de resonancia magnética funcional de la tarea de color-palabra Stroop. Neuroimagen. 2002; 16: 61 – 75. ElPubMed]
Andersen SL. Trayectorias del desarrollo cerebral: ¿punto de vulnerabilidad o ventana de oportunidad? Neurosci Biobehav Rev. 2003; 27: 3 – 18. ElPubMed]
Arnett J. El comportamiento imprudente en la adolescencia: una perspectiva de desarrollo. Dev Rev. 1992; 12: 339 – 373.
Bjork JM, Knutson B, Fong GW, Caggiano DM, Bennett SM, Hommer DW. Activación cerebral provocada por incentivos en adolescentes: similitudes y diferencias con los adultos jóvenes. J Neurosci. 2004; 24: 1793 – 1802. ElPubMed]
Bjork JM, Smith AR, Danubio CL, Hommer DW. Diferencias de desarrollo en el reclutamiento de la corteza mesofrontal posterior por recompensas arriesgadas. J Neurosci. 2007; 27: 4839 – 4849. ElPubMed]
Blair K, Marsh AA, Morton J, Vythilingam M, Jones M, Mondillo K, Pine DC, Drevets WC, Blair JR. Elegir el menor de dos males, el mejor de dos bienes: especificar los roles de la corteza prefrontal ventromedial y el cingulado anterior dorsal en la elección del objeto. J Neurosci. 2006; 26: 11379 – 11386. ElPubMed]
Blaukopf CL, DiGirolamo GJ. Efectos diferenciales de la recompensa y el castigo en los movimientos oculares conscientes e inconscientes. Exp Brain Res. 2006; 174: 786 – 792. ElPubMed]
Breiter HC, Aharon I, Kahneman D, Dale A, Shizgal P. Imágenes funcionales de las respuestas neuronales a la expectativa y la experiencia de ganancias y pérdidas monetarias. Neurona. 2001; 30: 619 – 639. ElPubMed]
Breiter HC, Gollub RL, Weisskoff RM, Kennedy DN, Makris N, Berke JD, Goodman JM, Kantor HL, Gastfriend DR, Riorden JP, et al. Efectos agudos de la cocaína sobre la actividad cerebral y la emoción del ser humano. Neurona. 1997; 19: 591 – 611. ElPubMed]
Breiter HC, Rosen BR. Imágenes de resonancia magnética funcional del circuito de recompensa cerebral en el humano. Ann NY Acad Sci. 1999; 877: 523 – 547. ElPubMed]
MR marrón, Desouza JF, Goltz HC, Ford K, Menon RS, Goodale MA, Everling S. Comparación de sacadas de memoria y visuales utilizando fMRI relacionada con eventos. J. Neurofisiol. 2004; 91: 873 – 889. ElPubMed]
Brown MR, Goltz HC, Vilis T, Ford KA, Everling S. Inhibición y generación de sacadas: RMf relacionada con eventos rápidos de prosaccadas, antisacadas y ensayos de nogo. Neuroimagen. 2006; 33: 644 – 659. ElPubMed]
Brown TT, Lugar HM, Coalson RS, Miezin FM, Petersen SE, Schlaggar BL. Cambios de desarrollo en la organización funcional humano-cerebral para la generación de palabras. Cereb Cortex. 2005; 15: 275 – 290. ElPubMed]
Bruce CJ, Goldberg ME. Primate campos frontales del ojo. I. Neuronas individuales que se descargan antes de las sacadas. J. Neurofisiol. 1985; 53: 603 – 635. ElPubMed]
Bunge SA, Dudukovic NM, Thomason ME, Vaidya CJ, Gabrieli JD. Contribuciones inmaduras del lóbulo frontal al control cognitivo en niños: evidencia de fMRI. Neurona. 2002; 33: 301 – 311. ElPubMed]
Cabeza R, Nyberg L. Imagen cognitiva II: una revisión empírica de los estudios PET y fMRI de 275. J Cog Neurosci. 2000; 12: 1 – 47. ElPubMed]
Casey BJ, Jones RM, Hare TA. El cerebro del adolescente. Ann NY Acad Sci. 2008; 1124: 111 – 126. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Casey BJ, Trainor RJ, Orendi JL, Schubert AB, Nystrom LE, Giedd JN, Astellanos FX, Haxby JV, Noll DC, Cohen JD, y otros. Un estudio de desarrollo funcional de resonancia magnética de la activación prefrontal durante la realización de una tarea de ir y no ir. J Cog Neurosci. 1997; 9: 835 – 847.
Castellanos FX, Tannock R. Neurociencia del trastorno por déficit de atención / hiperactividad: la búsqueda de endofenotipos. Nat Rev Neurosci. 2002; 3: 617 – 628. ElPubMed]
Salas RA, Taylor JR, Petenza MN. Neurocirugía del desarrollo de la motivación en la adolescencia: un período crítico de vulnerabilidad a la adicción. Soy J Psychiatry. 2003; 160: 1041 – 1052. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Connolly JD, Goodale MA, Menon RS, Muñoz DP. Pruebas de resonancia magnética funcional humana para los correlatos neuronales de conjunto preparatorio. Nat Neurosci. 2002; 5: 1345 – 1352. ElPubMed]
Cooper JC, Knutson B. Valence y la prominencia contribuyen a la activación del núcleo accumbens. Neuroimagen. 2008; 39 (1): 538 – 547. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Corbetta M, Kincade JM, Ollinger JM, McAvoy MP, Shulman GL. La orientación voluntaria se disocia de la detección de objetivos en la corteza parietal posterior humana. Nat Neurosci. 2000; 3: 292 – 297. ElPubMed]
Cox RW. AFNI: software para análisis y visualización de neuroimágenes de resonancia magnética funcional. Comput Biomed Res. 1996; 29: 162 – 173. ElPubMed]
Crews F, He J, Hodge C. Desarrollo cortical adolescente: un período crítico de vulnerabilidad para la adicción. Pharmacol Biochem Behav. 2007; 86: 189 – 199. ElPubMed]
Curtis CE, Connolly JD. Señales de preparación de la sacada en las cortezas frontal y parietal humanas. J. Neurofisiol. 2008; 99: 133 – 145. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Curtis CE, D'Esposito M. Éxito y fracaso suprimiendo la conducta reflexiva. J Cog Neurosci. 2003; 15: 409–418. [PubMed]
Curtis CE, D'Esposito M. La inhibición de acciones no deseadas. En: Bargh J, Gollwitzer P, Moresella E, editores. La psicología de la acción. 2008. Vol. 2. Nueva York: Guilford Press.
Dahl RE. Desarrollo del cerebro adolescente: un período de vulnerabilidades y oportunidades. Discurso de apertura. Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 1 – 22. ElPubMed]
Delgado MR, Locke HM, Stenger VA, Fiez JA. Respuestas del estriado dorsal a la recompensa y al castigo: efectos de la valencia y las manipulaciones de la magnitud. Cogn Afectan Behav Neurosci. 2003; 3: 27 – 38. ElPubMed]
Delgado MR, Nystrom LE, Fissell C, Noll DC, Fiez JA. Seguimiento de las respuestas hemodinámicas a la recompensa y el castigo en el cuerpo estriado. J. Neurofisiol. 2000; 84: 3072 – 3077. ElPubMed]
Ding L, Hikosaka O. Comparación de la modulación de recompensa en el campo del ojo frontal y caudado del macaco. J Neurosci. 2006; 26: 6695 – 6703. ElPubMed]
Duka T, Lupp A. Los efectos del incentivo en antisacadas: es un mecanismo dopaminérgico involucrado. Behav Pharmacol. 1997; 8: 373 – 382. ElPubMed]
Durston S, Davidson MC, Tottenham N, Galván A, Spicer J, Fossella JA, Casey BJ. Un cambio de actividad cortical difusa a focal con desarrollo. Dev sci. 2006; 9: 1 – 8. ElPubMed]
Ernst M, Nelson EE, Jazbec S, McClure EB, Monk CS, Leibenluft E, Blair J, Pine DS. La amígdala y el núcleo accumbens en respuesta a la recepción y omisión de ganancias en adultos y adolescentes. Neuroimagen. 2005; 25: 1279 – 1291. ElPubMed]
Ernst M, Pine DS, Hardin M. Modelo triádico de la neurobiología del comportamiento motivado en la adolescencia. Psychol Med. 2006; 36: 299 – 312. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Eshel N, Nelson EE, Blair RJ, Pine DS, Ernst M. Sustratos neuronales de elección en adultos y adolescentes: desarrollo de las cortezas ventrallaterales prefrontal y cingulada anterior. Neuropsicologia. 2007; 45: 1270 – 1279. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Everling S, Krappmann P, Flohr H. Potenciales corticales que preceden a pro y antisacadas en el hombre. Electroencefalograma Clin Neurofisiol. 1997; 102: 356 – 362. ElPubMed]
Fischer B, Biscaldi M, Gezeck S. Sobre el desarrollo de componentes voluntarios y reflexivos en la generación de sacadas humanas. Brain Res. 1997; 754: 285 – 297. ElPubMed]
Galvan A, Hare TA, Parra CE, Penn J, Voss H, Glover G, Casey BJ. El desarrollo temprano de los accumbens en relación con la corteza orbitofrontal podría ser la base del comportamiento de riesgo en los adolescentes. J Neurosci. 2006; 26: 6885 – 6892. ElPubMed]
Geier CF, Garver K, Terwilliger R, Luna B. Desarrollo del mantenimiento de la memoria de trabajo. J. Neurofisiol. 2009; 101: 84 – 99. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Geier CF, Garver KE, Luna B. Circuitería subyacente a la memoria de trabajo espacial temporalmente extendida. Neuroimagen. 2007; 35: 904 – 915. ElPubMed]
Giedd JN, Vaituzis AC, Hamburger SD, Lange N, Rajapakse JC, Kaysen D, Vauss YC, Rapoport JL. RM cuantitativa del lóbulo temporal, amígdala e hipocampo en el desarrollo humano normal: edades 4 – 18 años. J Compar Neurol. 1996; 366: 223 – 230. ElPubMed]
Gitelman DR. ILAB: un programa para el análisis del movimiento ocular postexperimental. Behav Res Meth Instr Comp. 2002; 34: 605 – 612. ElPubMed]
Gitelman DR, Nobre AC, Parrish TB, LaBar KS, Kim YH, Meyer JR, Mesulam MM. Una red distribuida a gran escala para la atención espacial encubierta: una delineación anatómica adicional basada en controles cognitivos y de comportamiento estrictos. Cerebro. 1999; 122: 1093 – 1106. ElPubMed]
Goghari VM, MacDonald AW., 3rd Efectos de variar el diseño experimental de un paradigma de control cognitivo en las medidas de resultado de imagen funcional y de comportamiento. J Cogn Neurosci. 2008; 20: 20 – 35. ElPubMed]
Gogtay N, Giedd JN, Lusk L, Hayashi KM, Greenstein D, Vaituzis AC, Nugent TF3, Herman DH, Clasen LS, Toga AW, et al. Mapeo dinámico del desarrollo cortical humano durante la infancia hasta la edad adulta temprana. Proc Natl Acad Sci USA. 2004; 101: 8174 – 8179. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Goldman-Rakic PS, Bates JF, Chafee MV. La corteza prefrontal y los actos motores generados internamente. Curr Opin Neurobiol. 1992; 2: 830 – 835. ElPubMed]
Grosbras MH, Lobel E, Van de Moortele PF, Lebihan D, Berthoz A. Un hito anatómico para los campos de los ojos suplementarios en humanos revelado con imágenes de resonancia magnética funcional. Cereb Cortex. 1999; 9: 705 – 711. ElPubMed]
Guyer AE, Nelson EE, Pérez-Edgar K, Hardin MG, Roberson-Nay R, Monk CS, Bjork JM, Henderson HA, Pine DS, Fox NA, y otros. Alteración funcional estriatal en adolescentes caracterizada por inhibición del comportamiento en la primera infancia. J Neurosci. 2006; 26: 6399 – 6405. ElPubMed]
Hallett PE. Sacadas primarias y secundarias a objetivos definidos por instrucciones. Vision res. 1978; 18: 1279 – 1296. ElPubMed]
Hanes DP, Schall JD. Control neural de la iniciación voluntaria del movimiento. Ciencia. 1996; 274: 427 – 430. ElPubMed]
Hardin MG, Schroth E, Pine DS, Ernst M. Modulación del control cognitivo relacionada con los incentivos en adolescentes sanos, ansiosos y deprimidos: diferencias relacionadas con el desarrollo y la psicopatología. J Psiquiatría De Psicología Infantil. 2007; 48: 446 – 454. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Hare TA, O'Doherty J, Camerer CF, Schultz W, Rangel A. Disociando el papel de la corteza orbitofrontal y el cuerpo estriado en el cálculo de los valores objetivo y los errores de predicción. J Neurosci. 2008; 28: 5623–5630. [PubMed]
Hikosaka O, Nakumura K, Nakahara H. Los ganglios basales orientan los ojos para recompensar. J. Neurofisiol. 2006; 95: 567 – 584. ElPubMed]
Irwin CE., Jr El concepto teórico de los adolescentes en riesgo. Adolesc Med. 1990; 1: 1 – 14. ElPubMed]
Jazbec S, Hardin MG, Schroth E, McClure E, Pine DS, Ernst M. Influencia relacionada con la edad de las contingencias en una tarea sagrada. Exp Brain Res. 2006; 174: 754 – 762. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Jazbec S, McClure E, Hardin M, Pine DS, Ernst M. Control cognitivo en caso de contingencias en adolescentes ansiosos y deprimidos: una tarea antisacada. Psiquiatría Biol. 2005; 58: 632 – 639. ElPubMed]
Jenkinson M, Smith S. Un método de optimización global para el registro afín robusto de imágenes cerebrales. Med Image Anal. 2001; 5: 143 – 156. ElPubMed]
Kalsbeek A, Voorn P, Buijs RM, Pool CW, Uylings HB. Desarrollo de la inervación dopaminérgica en la corteza prefrontal de la rata. J Comp Neurol. 1988; 269: 58 – 72. ElPubMed]
Kang HC, Burgund ED, Lugar HM, Petersen SE, Schlagger BL. Comparación de focos de activación funcional en niños y adultos utilizando un espacio estereotáctico común. Neuroimagen. 2003; 19: 16 – 28. ElPubMed]
Keller TA, carpintero PA, sólo MA. Las bases neuronales de la comprensión de la oración: un examen de resonancia magnética magnética del procesamiento sintáctico y léxico. Cereb Cortex. 2001; 11: 223 – 237. ElPubMed]
Klein C, Foerster F. Desarrollo del desempeño de tareas prosacadas y antisacadadas en participantes con edades desde 6 hasta 26. Psicofisiologia 2001; 38: 179 – 189. ElPubMed]
Knutson B, Adams CM, Fong GW, Hommer D. La anticipación del aumento de la recompensa monetaria recluta selectivamente el núcleo accumbens. J Neurosci. 2001; 21: RC159. ElPubMed]
Knutson B, Cooper JC. Resonancia magnética funcional de la predicción de recompensa. Curr Opin Neurol. 2005; 18: 411 – 417. ElPubMed]
Knutson B, Fong GW, Bennett SM, Adams CM, Hommer D. Una región de la corteza prefrontal mesial realiza un seguimiento de resultados monetariamente gratificantes: la caracterización con RMF rápida relacionada con eventos. Neuroimagen. 2003; 18: 263 – 272. ElPubMed]
Knutson B, Gibbs SE. Enlace del núcleo accumbens dopamina y oxigenación sanguínea. Psicofarmacología (Berl) 2007; 191: 813 – 822. ElPubMed]
Kringelbach ML, Rolls ET. La neuroanatomía funcional de la corteza orbitofrontal humana: evidencia de neuroimagen y neuropsicología. Prog Neurobiol. 2004; 72: 341 – 372. ElPubMed]
Kwong KK, Belliveau JW, Chesler DA, Goldberg IE, Weisskoff RM, Poncelet BP, Kennedy DN, Hoppel BE, Cohen MS, Turner R, et al. Imagen de resonancia magnética dinámica de la actividad cerebral humana durante la estimulación sensorial primaria. Proc Natl Acad Sci USA. 1992; 89: 5675 – 5679. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Levin HS, Culhane KA, Hartmann J, Evankovich K, Mattson AJ. Cambios evolutivos en el rendimiento en pruebas de funcionamiento del lóbulo frontal. Dev Neuropsych. 1991; 7: 377 – 395.
Liddle PF, Kiehl KA, Smith AM. Estudio de fMRI relacionado con eventos de inhibición de la respuesta. Hum Brain Mapp. 2001; 12: 100 – 109. ElPubMed]
Liston C, Watts R, Tottenham N, Davidson MC, Niogi S, Ulug AM, Casey BJ. La microestructura frontostriatal modula el reclutamiento eficiente del control cognitivo. Cereb Cortex. 2006; 16: 553 – 560. ElPubMed]
Luna B, Garver KE, Urban TA, Lazar NA, Sweeney JA. Maduración de los procesos cognitivos desde la infancia tardía hasta la edad adulta. Child Dev. 2004; 75: 1357 – 1372. ElPubMed]
Luna B, Sweeney JA. La aparición de la función cerebral colaborativa: estudios de RMN del desarrollo de la inhibición de la respuesta. Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 296 – 309. ElPubMed]
Luna B, Thulborn KR, Muñoz DP, Merriam EP, Garver KE, Minshew NJ, Keshavan MS, Genovese CR, Eddy WF, Sweeney JA. La maduración de la función cerebral ampliamente distribuida sirve para el desarrollo cognitivo. Neuroimagen. 2001; 13: 786 – 793. ElPubMed]
Luna B, Thulborn KR, Strojwas MH, McCurtain BJ, Berman RA, Genovese CR, Sweeney JA. Regiones corticales dorsales que sirven saccadas guiadas visualmente en humanos: un estudio de resonancia magnética funcional. Cereb Cortex. 1998; 8: 40 – 47. ElPubMed]
Marsh R, Zhu H, Schultz RT, Quackenbush G, Royal J, Skudlarski P, Peterson BS. Un estudio de resonancia magnética funcional del control de autorregulación. Hum Brain Mapp. 2006; 27: 848 – 863. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
May JC, Delgado MR, Dahl RE, Stenger VA, Ryan ND, Fiez JA, Carter CS. Imagen de resonancia magnética funcional relacionada con eventos de circuitos cerebrales relacionados con la recompensa en niños y adolescentes. Psiquiatría Biol. 2004; 55: 359 – 366. ElPubMed]
McClure SM, York MK, Montague PR. Los sustratos neurales del procesamiento de recompensas en humanos: el papel moderno de FMRI. Neurocientífico 2004; 10: 260 – 268. ElPubMed]
Meng SZ, Ozawa Y, Itoh M, Takashima S. Cambios de desarrollo y relacionados con la edad del transportador de dopamina y los receptores de dopamina D1 y D2 en los ganglios basales humanos. Brain Res. 1999; 843: 136 – 144. ElPubMed]
Muñoz DP, Broughton JR, Goldring JE, Armstrong IT. Rendimiento relacionado con la edad de sujetos humanos en tareas de movimiento ocular sacádico. Exp Brain Res. 1998; 121: 391 – 400. ElPubMed]
Muñoz DP, Everling S. Mirar hacia otro lado: la tarea anti-sacada y el control voluntario del movimiento ocular. Nat Rev Neurosci. 2004; 5: 218 – 228. ElPubMed]
O'Doherty J, Dayan P, Schultz J, Deichmann R, Friston K, Dolan RJ. Roles disociables del estriado ventral y dorsal en el condicionamiento instrumental. Ciencia. 2004; 304: 452 – 454. ElPubMed]
O'Doherty J, Kringelbach ML, Rolls ET, Hornak J, Andrews C.Representaciones abstractas de recompensa y castigo en la corteza orbitofrontal humana. Nature Neurosci. 2001; 4: 95–102. [PubMed]
O'Doherty JP, Diechmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Respuestas neuronales durante la anticipación de una recompensa gustativa primaria. Neurona. 2002; 33: 815–826. [PubMed]
Ogawa S, Tank DW, Menon R, Ellermann JM, Kim SG, Merkle H, Ugurbil K. Cambios en la señal intrínseca que acompañan a la estimulación sensorial: mapeo cerebral funcional con imágenes de resonancia magnética. Proc Natl Acad Sci USA. 1992; 89: 5951 – 5955. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Ollinger JM, Corbetta M, Shulman GL. Separación de procesos dentro de un ensayo en resonancia magnética funcional relacionada con eventos: parte II. Neuroimagen. 2001; 13: 218 – 229. ElPubMed]
Ollinger JM, Shulman GL, Corbetta M. Separación de procesos dentro de una prueba en IRM funcional relacionada con eventos: parte I. NeuroImage. 2001; 13: 210 – 217. ElPubMed]
Ono M, Kubik S, Abernathy CD. Atlas de los surcos cerebrales. Nueva York: Thieme Medical Publishers, Inc; 1990.
Paus T. Ubicación y función del campo del ojo frontal humano: una revisión selectiva. Neuropsicologia. 1996; 34: 475 – 483. ElPubMed]
Paus T, Babenko V, Radil T. Desarrollo de una capacidad para mantener la fijación de la mirada central con instrucción verbal estudiada en niños de 8 a niños de 10. Int J Psychophysiol. 1990; 10: 53 – 61. ElPubMed]
Pierrot-Deseilligny CH, Muri RM, Nyffeler T, Milea D. El papel de la corteza prefrontal dorsolateral humana en el comportamiento motor ocular. Ann NY Acad Sci. 2005; 1039: 239 – 251. ElPubMed]
Ridderinkhof KR, Band GPH, Logan GD. Un estudio de la conducta adaptativa: efectos de la edad y la información irrelevante sobre la capacidad de inhibir las propias acciones. Acta Psychol. 1999; 101: 315–337.
Ridderinkhof KR, Ullsperger M, Crone EA, Nieuwenhuis S. El papel de la corteza frontal medial en el control cognitivo. Ciencia. 2004; 306: 443 – 447. ElPubMed]
Ridderinkhof KR, van der Molen MW. Recursos mentales, velocidad de procesamiento y control inhibitorio: una perspectiva de desarrollo. Biol Psychol. 1997; 45: 241 – 261. ElPubMed]
Ridderinkhof KR, van den Wildenberg WP, Segalowitz SJ, Carter CS. Mecanismos neurocognitivos del control cognitivo: el papel de la corteza prefrontal en la selección de la acción, la inhibición de la respuesta, la supervisión del rendimiento y el aprendizaje basado en la recompensa. Cognición cerebral. 2004; 56: 129 – 140. ElPubMed]
Roesch MR, Olson CR. Impacto de la recompensa esperada en la actividad neuronal en la corteza prefrontal, campos oculares frontal y suplementario y corteza premotora. J. Neurofisiol. 2003; 90: 1766 – 1789. ElPubMed]
Roesch MR, Olson CR. Actividad neuronal relacionada con la recompensa del valor y la motivación en la corteza frontal de los primates. Ciencia. 2004; 304: 307 – 310. ElPubMed]
Rolls ET. La corteza orbitofrontal y la recompensa. Cereb Cortex. 2000; 10: 284 – 294. ElPubMed]
Rosenberg DR, Lewis DA. Cambios en la inervación dopaminérgica de la corteza prefrontal del mono durante el desarrollo posnatal tardío: un estudio inmunohistoquímico con tirosina hidroxilasa. Psiquiatría Biol. 1994; 36: 272 – 277. ElPubMed]
Rosenberg DR, Lewis DA. Maduración postnatal de la inervación dopaminérgica de las cortezas prefrontal y motora de mono: un análisis inmunohistoquímico de tirosina hidroxilasa J Comp Neurol. 1995; 358: 383 – 400. ElPubMed]
Rubia K, Overmeyer S, Taylor E, Brammer M, Williams SC, Simmons A, Andrew C, Bullmore ET. Frontalización funcional con la edad: mapeo de las trayectorias del desarrollo neurológico con fMRI. Neurosci Biobehav Rev. 2000; 24: 13 – 19. ElPubMed]
Rubia K, Smith AB, Taylor E, Brammer M. Desarrollo funcional lineal correlacionado con la edad de las redes fronto-estriato-cerebelosas inferiores derechas durante la inhibición de la respuesta y el cingulado anterior durante los procesos relacionados con el error. Hum Brain Mapp. 2007; 28: 1163 – 1177. ElPubMed]
Rubia K, Smith AB, Woolley J, Nosarti C, Heyman I, Taylor E, Brammer M. Aumento progresivo de la activación cerebral frontostriatal desde la infancia hasta la edad adulta durante las tareas relacionadas con eventos de control cognitivo. Hum Brain Mapp. 2006; 27: 973 – 993. ElPubMed]
Schall JD, Stuphorn V, Brown JW. Seguimiento y control de la acción por los lóbulos frontales. Neurona. 2002; 36: 309 – 322. ElPubMed]
Scherf KS, Sweeney JA, Luna B. Base cerebral del cambio de desarrollo en la memoria de trabajo visuoespacial. J Cog Neurosci. 2006; 18: 1045 – 1058. ElPubMed]
Schultz W. Señal de recompensa predictiva de las neuronas dopaminérgicas. J. Neurofisiol. 1998; 80: 1 – 27. ElPubMed]
Schultz W. Múltiples señales de recompensa en el cerebro. Nat Rev Neurosci. 2000; 1: 199 – 207. ElPubMed]
Schultz W. Se formaliza con dopamina y recompensa. Neurona. 2002; 36: 241 – 263. ElPubMed]
Schultz W, Apicella P, Ljungberg T. Respuestas de neuronas de dopamina de mono para recompensar y condicionar estímulos durante pasos sucesivos de aprendizaje de una tarea de respuesta tardía. J Neurosci. 1993; 13: 900 – 913. ElPubMed]
Schultz W, Tremblay L, Hollerman JR. Procesamiento de recompensa en la corteza orbitofrontal de los primates y en los ganglios basales. Cereb Cortex. 2000; 10: 272 – 284. ElPubMed]
Seeman P, Bzowj NH, Fuan HC, Bergeron C, Becker LE, Reynolds GP, Bird ED, Riederer P, Jellinger K, Watanabe S, et al. Cerebro humano receptores de dopamina en niños y adultos mayores. Sinapsis 1987; 1: 399 – 404. ElPubMed]
Shulman GL, Ollinger JM, Akbudak E, Conturo TE, Snyder AZ, Petersen SE, Corbetta M. Áreas involucradas en la codificación y aplicación de expectativas direccionales a objetos en movimiento. J Neurosci. 1999; 19: 9480 – 9496. ElPubMed]
Smith SM. Extracción cerebral automatizada rápida y robusta. Hum Brain Mapp. 2002; 17: 143 – 155. ElPubMed]
Smith SM, Jenkinson M, Woolrich MW, Beckmann CF, Behrens TE, Johansen-Berg H, Banister PR, De Luca M, Drobnjak I, Flitney DE, et al. Avances en el análisis e implementación funcional y estructural de la imagen de RM como FSL. Neuroimagen. 2004; 23: S208 – S219. ElPubMed]
Sowell ER, Thompson PM, Holmes CJ, Jernigan TL, Toga AW. Evidencia in vivo de la maduración cerebral post-adolescente en las regiones frontal y estriatal. Nat Neurosci. 1999; 2: 859 – 861. ElPubMed]
Spear LP. El cerebro adolescente y las manifestaciones conductuales relacionadas con la edad. Neurosci Behav Rev. 2000; 24: 417 – 463. ElPubMed]
Steinberg L. La toma de riesgos en la adolescencia: ¿qué cambia y por qué? Ann NY Acad Sci. 2004; 1021: 51 – 58. ElPubMed]
Steinberg L, Graham S, O'Brien L, Woolard J, Cauffman E, Banich M. Diferencias de edad en la orientación futura y el descuento por retraso. Child Dev. 2009; 80: 28–44. [PubMed]
Sweeney JA, Mintun MA, Kwee S, Wiseman MB, Brown DL, Rosenberg DR, Carl JR. Estudio de tomografía por emisión de positrones de movimientos oculares voluntarios y memoria espacial de trabajo. J. Neurofisiol. 1996; 75: 454 – 468. ElPubMed]
Talairach J, Tournoux P. Atlas estereotáxico co-planar del cerebro humano. Nueva York: Thieme Medical Publishers; 1988.
Tamm L, Menon V, Reiss AL. Maduración de la función cerebral asociada a la inhibición de la respuesta. J Am Acad Child Teen Psychiatry. 2002; 41: 1231 – 1238. ElPubMed]
Toga AW, Thompson PM, Sowell ER. Mapeo de la maduración cerebral. Tendencias Neurosci. 2006; 29: 148 – 159. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Van Essen DC. Ventanas en el cerebro: el papel emergente de atlas y bases de datos en neurociencia. Curr Opin Neurobiol. 2002; 12: 574 – 579. ElPubMed]
Van Essen DC, Drury HA, Dickson J, Harwell J, Hanlon D, Anderson CH. Un paquete de software integrado para análisis de superficie de la corteza cerebral. J Am Med Inform Asoc. 2001; 8: 443 – 459. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
van Leijenhorst L, Crone EA, Bunge SA. Correlaciones neuronales de las diferencias de desarrollo en la estimación del riesgo y el procesamiento de retroalimentación. Neuropsicologia. 2006; 44: 2158 – 2170. ElPubMed]
van Leijenhorst L, Zanolie K, Van Meel CS, Westenberg PM, Rombouts SA, Crone EA. ¿Qué motiva al adolescente? Las regiones cerebrales mediadoras recompensan la sensibilidad en la adolescencia. Cereb Cortex. 2009 Epub antes de imprimir. ElPubMed]
Velanova K, Wheeler ME, Luna B. Los cambios madurativos en el cingulado anterior y el reclutamiento frontoparietal apoyan el desarrollo del procesamiento de errores y el control inhibitorio. Cereb Cortex. 2008; 18: 2505 – 2522. ElArtículo gratuito de PMC] [PubMed]
Voorn P, Vanderschuren LJ, Groenewegen HJ, Robbins TW, Pennartz CM. Dando un giro a la división dorsal-ventral del estriado. Tendencias Neurosci. 2004; 27: 468 – 474. ElPubMed]
Ward BD. 2002. Análisis de deconvolución de los datos de la serie de tiempo fMRI: documentación para el paquete de software AFNI. Disponible en: http://afni.nimh.nih.gov/pub/dist/doc/manual/3dDeconvolve.pdf.
Wenger KK, Visscher KM, Miezin FM, Petersen SE, Schlaggar BL. Comparación de la actividad sostenida y transitoria en niños y adultos mediante un diseño de fMRI bloqueado / relacionado con eventos. Neuroimagen. 2004; 22: 975 – 985. ElPubMed]
Wheeler ME, Shulman GL, Buckner RL, Miezin FM, Velanova K, Petersen SE. Evidencia de procesos de búsqueda y reactivación perceptiva separados durante el recuerdo. Cereb Cortex. 2005; 16: 949 – 959. ElPubMed]
Williams BR, Ponesse JS, Schachar RJ, Logan GD, Tannock R. Desarrollo del control inhibitorio a lo largo de la vida. Dev Psychol. 1999; 35: 205 – 213. ElPubMed]
Yakovlev PI, Lecours AR. Los ciclos mielogenéticos de la maduración regional del cerebro. En: Minkowski A, editor. Desarrollo regional del cerebro en la vida temprana. Oxford: Blackwell Scientific; 1967. pp. 3 – 70.