Unikaalne noorte vastus tasu ennustusvigadele (2010)

Nooruk on psühholoogilise arengu ainulaadne periood, mida iseloomustab riskantsete valikute ja tegevuste suurenemine võrreldes laste ja täiskasvanutega. See võib peegeldada limbiliste afektiivsete ja premeerimissüsteemide suhtelist varajast funktsionaalset arengut võrreldes prefrontaalse koorega¹nii, et noorukid kalduvad tegema kehvaid otsuseid ja riskantseid valikuid sagedamini kui mõlemad lapsed (kes ei ole veel tasu suhtes tundlikud) ja täiskasvanud (kes on tundlikud palgale, kuid on võimelised kontrollima tasuvust soodustavaid nõudmisi).

Käitumisotsuste teooriate kohaselt juhivad valikuid igale potentsiaalsele valikule omistatud väärtus (otsustusväärtus)². Otsustusväärtuse arvutab süsteem mediaalses prefrontaalses ajukoores, mis toimib väärtuste esindamise ühisena teena^3,4. Kuid selleks, et käituda muutuvas või mürarikkas maailmas, tuleb neid väärtusi kogemuste põhjal uuendada. Auhinnaprognoosi veateated kajastavad meetme eeldatava väärtuse ja tegevuse tegeliku tulemuse vahelist erinevust⁵ja kodeeritakse faasilise aktiivsusega mesolimbilise dopamiini süsteemis⁶. FMRI-s täheldatakse neid tavaliselt ventral striatumis, peegeldades dopamiinergilist väljundit (nt. ⁷). Prognoosivigade signaalide laad lastel ja noorukitel ei ole teada. Noorukitel võib olla ülitundlik striatri vastus tasu eest⁸, kuigi see järeldus on mõnevõrra vastuoluline^9,10. Uurisime, kas nooruk on seotud unikaalsete muutustega kas otsuste väärtuses või prognoosivigade signaalides, kasutades tõenäosuspõhist õppimisparadigmat¹¹ (Joon. 1; vaata Täiendavad meetodid võrgus). Me hindasime õppimise ajal mõlemas uuringus nii otsustusväärtust kui ka prognoosivigade signaale, kasutades lihtsat õppemudelit⁵. Parameetriliste fMRI analüüside abil tuvastasime aju piirkonnad, mille vastus oli moduleeritud vastavalt nendele signaalidele, ning uurisime, kuidas see reaktsioon vanusega alates täiskasvanueast muutus. Uurisime nii lineaarseid efekte (mis peegeldavad üldisi küpsemis- või arengusuundi) kui ka kvadraatseid toimeid (mis kajastavad noorukite spetsiifilisi mõjusid) koos vanusega. See töö kujutab endast nende otsuste tegemise alamkomponentide esimest uurimist arengus.

Joonis 1

Eksperimentaalne disain. Terved 45-i osalejad (18-8-i 12-i lapsed, 16-14-i 19-noorukid ja 11-25 30-i täiskasvanud) teostasid fMRI omandamise ajal tõenäosusliku õppeülesande. Saati kirjalik teadlik nõusolek. Osalejad ...

Käitumuslikult muutusid kõik osalejad täpsemaks ja kiiremaks, ennustatavate stiimulite väljaõppega, kuid mitte juhuslike stiimulitega (interaktsioon F (5,210) = 9.85, P<0.0001 täpsuse korral ja F (5,210 6.60) = XNUMX, P<0.0001 reageerimisaja jaoks; Täiendav tabel 1 ja Joon. 1 võrgus). Oluline on see, et reaktsiooniaegade puhul (F (2,42) = 5.03, XNUMX) tekkis tasu x vanusevaheline interaktsioon, P = 0.01). Post-hoc testid näitasid, et noorukid olid ainsad vanuserühmad, kes reageerisid suurte hüvedega seotud stiimulitele märkimisväärselt kiiremini kui väikesed hüved (t (15) = 3.24, P = 0.006; lastele t (17) = −0.32, P = 0.75 ja täiskasvanutele t (10) = 1.90, P =

Me modelleerisime fMRI andmeid, et võimaldada stiimulite ja tagasiside neuroloogiliste vastuste eraldi hindamist (Täiendavad meetodid ja Joon. 2 võrgus; kogu aju peamiste mõjude kohta, mida tekitab stiimulite vaatamine ja vastuste saamine tagasisidest, vt Täiendavad joonised. 3 – 4 ja tabelid 2 – 3 võrgus). Uurisime, kuidas neuroloogilised korrelatsioonid mudelipõhiste otsustussignaalidega (otsustusväärtus ja ennustusviga) olid seotud vanusega.

Joonis 2

MRI tulemused. a) piirkonnad, mis näitavad korrigeerimist vanusega, kui korrigeeritakse kogu aju tasandil tasemel z> 2.3, P<0.05. Striataalsed ja nurgelised gyrus piirkonnad olid vanusega negatiivselt korrelatsioonis²; sest keskmine vanus² lahutati ...

Analüüsime tagasisidel positiivse prognoosi vea kvadratoorseid suundumusi ja tuvastasime kaks piirkonda, kus noorukid näitasid teiste vanuserühmade - striatumi ja nurga gyrus - suhtes ülitundlikku vastust. Mediaalse prefrontaalse ajukoore piirkond näitas vanuse negatiivset lineaarset mõju stimuleerimisotsuse väärtusele, nii et noorematel osalejatel oli selles piirkonnas tugevam otsustusväärtuse signaal võrreldes vanemate osalejatega; see regioon on olnud tihedalt seotud eesmärgipõhise stiimuliga, mis on eelmises töös täiskasvanutel (Joonis 2a)¹². Seega, kui vastus ettearvamatutele positiivsetele tagasisidetele jõudis noorukieas, tõusis stiimulite tundlikkus vanuse suhtes lineaarselt (vanuse ja iga eespool nimetatud huvipiirkonna vahelise krundi puhul [ROI], vt. Täiendav joonis 5 võrgus).

Arvestades, et otsustusväärtus areneb mudelis veapõhise õppimise kaudu, oli üllatav, et otsustusväärtus näitas teistsugust vanusega seotud trajektoori kui ennustusviga. Kuid ülesande struktuuri tõttu on võimalik, et valiku aitasid tugevdada õppimise kõrval ka muud tegurid (nt selgesõnaline mälu). Tulemuste selgitamiseks käivitasime teise mudeli, mis arvutas otsustusväärtuse integreeritumalt varasemate katsete osakaaluna, millele iga stiimuli jaoks valiti optimaalne reaktsioon (Lin, Adolphs & Rangel, avaldamata; Täiendavad meetodid võrgus). Analüüsime selle mudeli prognoosivigade väärtusi ja leidsime, et need peegeldasid meie esialgse analüüsi tulemusi, näidates striatumi ja parietaalse ajukoore piirkondi koos ventraalsete lateraalsete prefrontaalsete piirkondadega, kus neuraalne vastus ennustusveale oli noorukieas. Selle mudeli otsuste väärtuse analüüs näitas nii lineaarset kui ka mittelineaarset seost vanuse ja närviaktiivsuse vahel paljudes piirkondades, kaasa arvatud lateraalne parietaalne cortex ja striatum (Täiendav joonis 6 ja tabel 5 võrgus). Uurimislikud (sõltumatud) ROI analüüsid näitasid, et neuraalne vastus otsustusväärtusele näitas, et see mudel kasvas lapsepõlve ja noorukiea vahel, kuid seejärel asümptootiliseks noorukieas ja täiskasvanueas (Täiendav joonis 7 võrgus). Need tulemused näitasid, et noorukieas oli prognoositud vea tippvastus erinevate mudelite suhtes jõuline, samas kui vanusega seotud muutused otsustusväärtuse signaalides olid mudeli spetsifikatsioonile tundlikud.

Tuginedes eelmisele tööle, mis näitab, et ventral striatum on järjekindlalt tundlik ootamatu positiivse tagasiside suhtes, mis kajastub mudelipõhises tasu ennustusvigade signaalides (nt⁷) uurisime iga vanusegrupi prognoosivigadega seotud vastuste lokaliseerimist sõltumatul anatoomilisel ROI-l, kaasa arvatud kahepoolne caudate, putamen ja tuuma accumbens, kasutades algset tugevdusõppe mudelit (Joonis 2b). Positiivsete prognoosivigadega märkimisväärselt seotud striatsipiirkonnad ei kattunud noorukite ja täiskasvanute puhul. Kui täiskasvanutel selles uuringus oli aktiivsus ventraalses striataalses piirkonnas, siis täiskasvanutel ennustamisvigu uurides pidevalt jälgiti, et noorukitel oli aktiivsem dorsaalses piirkonnas. Lastel ei olnud positiivse prognoosiveaga seotud striatumis aktiivsust.

Meie tulemused pikendavad varasemaid järeldusi suurenenud tasustamisega seotud närviaktiivsuse kohta noorukieas⁸ näidates, et see leid on spetsiifiline ennustusvea suhtes, võrreldes hindamissignaalidega. Ennustusvigade vastuse arengus esinevad erinevused peegeldavad tõenäoliselt erinevusi faasilise dopamiini signaaliülekandes¹³. Kui see on õige, annab see otsese selgituse, et noorukitel esineb sageli riskantset kasu. Suurenenud riskantne käitumine noorukieas võib teoreetiliselt kajastada kas vähenenud tundlikkust võimalike negatiivsete tulemuste suhtes või suurenenud tundlikkust võimalike positiivsete tulemuste suhtes. Me usume, et meie andmed on viimasega kooskõlas: see tähendab, et suurenenud prognoosivigade signaalid (mis peegeldavad suuremaid faasilisi dopamiini signaale) kajastavad positiivsete tulemuste suuremat mõju¹⁴, mille eesmärk on suurendada motivatsiooni positiivsete tulemuste saamiseks (ja seega suurema riskide võtmiseks). Seega võib noorukite üliaktiivse dopamiinergilise prognoosimise vea tulemuseks olla tasu otsimise suurenemine, eriti kui see on ühendatud ebaküpsete kognitiivsete kontrollisüsteemidega¹.

Praegused tulemused võivad selgitada, miks on varasemad uuringud andnud vanuse järjekindlat mõju tasu töötlemisele. Esiteks ei võrreldud kõikides uuringutes noorukeid nii lastega kui täiskasvanutega, mis tähendab, et mittelineaarsete suhete võimalust vanusega ei täheldatud. Lisaks ei ole “nooruki” mõiste uuringutes ühtne. Teiseks on oluline märkida, et siin kasutatud tõenäosuspõhine õppeülesanne ei olnud iseenesest riskantne otsuste tegemise ülesanne, mistõttu see erineb teistest tasudest ja riskide võtmise kirjanduses kasutatud ülesannetest. Kolmandaks näitavad meie tulemused, et tasu töötlemise arengu muutuste õige mõistmine nõuab mudelipõhiste lähenemisviiside kasutamist koos individuaalsete katsekomponentide lagunemisega (stiimul, valik ja tagasiside).

Üha enam mõistetakse, et noorukieas on unikaalne periood psühholoogilises arengus ning et selle perioodi jooksul tekkiv riskantne, tasuvust tekitav käitumine võib põhjustada märkimisväärset haigestumust ja suremust, sealhulgas juhuslikku surma ja narkomaania tekkimist. Seega on noorukite otsuste tegemise närvisüsteemi mõistmine kriitiline väljakutse. Käesolev töö viitab sellele, et üks noorukite tasu otsimise toetaja võib olla täiustatud prognoosivigade signaalide olemasolu, mis annab uudse eesmärgi selle olulise perioodi tulevaste uuringute jaoks.