MÄRKUSED: Ennustamatud auhinnad toovad kaasa suuremad dopamiini naelu. See muudab kiire Interneti-porn erineb mineviku pornost
allikas
Psühhiaatria- ja käitumisteaduste osakond, Emory ülikooli meditsiinikool, Atlanta, Georgia 30322, USA. [meiliga kaitstud]
Abstraktne
Teatud stiimulite klassid, näiteks toit ja ravimid, on väga tõhusad tasu piirkondade aktiveerimisel. Me näitame inimestel, et aktiivsust nendes piirkondades saab moduleerida kahe kergelt meeldiva stiimuli, suukaudselt tarnitud puuviljamahla ja vee järjestikuse kohaletoimetamise prognoositavusega. Kasutades funktsionaalset magnetresonantstomograafiat, oli suurim stiimulite ettearvamatuse tõttu aktiivsus nii tuumade kui ka mediaalse orbitofrontaalse koore stimuleerimisel. Pealegi ei olnud katsealuste esitatud eelistus kas mahla või vee suhtes otseselt korrelatsioonis aktiivsusega preemiapiirkondades, vaid see oli seotud aktiivsusega sensomotoorses ajukoores. Huvitavate stiimulite puhul viitavad need tulemused sellele, et prognoositavus moduleerib inimese tasupiirkondade vastust ja subjektiivset eelistust saab sellest reaktsioonist lahutada.
Sissejuhatus
Looduslike hüvede, nagu toit, jook ja sugu, püüdlemine on suur välismõju inimese käitumisele. Sellegipoolest on küsimus, kuidas hüved mõjutavad inimeste käitumist, endiselt lahendamata. On palju tegureid, mis aitavad meie teadmistel seda lõhet saavutada; üks liiklusblokk on olnud inimeste käitumise või aju aktiveerimise hüvede eraldiseisvate mõjude määratlemise ja mõõtmise raskus. Loomade puhul määratletakse tasu operatiivse kontseptsioonina: stiimul loetakse rahuldavaks, kui see tugevdab positiivselt käitumist (Hull, 1943; Rescorla ja Wagner, 1972; Robbins ja Everitt, 1996) ehk suurendab usaldusväärselt käitumise tõenäosust. Sama mõiste kehtib ka inimeste kohta; Inimestel on siiski võimalus oma tegevuse üle igasugust täidesaatvat kontrolli teostada ja seetõttu on ainuüksi käitumuslikud analüüsid ebatäielik viis tasu töötlemise uurimiseks. Samamoodi segab selgesõnalisi teateid meeldimiste ja mittemeeldimiste, st eelistuste kohta subjektiivne arusaam sellest, mis talle meeldib ja mida ta soovib teatada. Nendest eksperimentaalsetest raskustest ülesaamiseks tuleks jälgida täpselt määratletud ülesande ajal samaaegselt käitumuslikku väljundit, subjektiivset eelistust ja aju reaktsiooni. Sellist lähenemisviisi kasutades teatame siin, et aktiivsus inimese preemiapiirkondades on tihedamalt seotud nauditavate stiimulite järjestuse prognoositavusega kui selgesõnaliselt väljendatud eelistustega.
Inimestel võib pärast ravimite, näiteks kokaiini manustamist, visualiseerida funktsionaalsete magnetresonantstomograafiate (fMRI) abil tasu piirkondade aktiveerimist.Breiter et al., 1997); sellised infusioonid ei pruugi olla kokaiini otsese ja kaudse farmakoloogilise toime tõttu tavapärase tasu töötlemise suhtes tüüpilised. Lisaks võivad sellised ravimid nagu kokaiin toimida tasustamissüsteemi erinevates osades kui nn looduslikud hüved nagu toit ja vesi (Bradberry et al., 2000; Carelli jt, 2000). Tingimuslikud auhinnad, näiteks raha, võivad toimida ka tasustamissüsteemi eri osades (Thut et al., 1997; Elliott et al., 2000; Knutson et al., 2000) ja see ei pruugi olla inimestele sobiva primaarsete tasu ahelate sond. Alternatiivset lähenemisviisi pakuvad eksperimentid, mis näitavad, et eelkõige tasuv stiimuli prognoositavus on tasuliste radade aktiveerimise kriitiline parameeter (Schultz et al., 1992, 1997; Schultz, 1998; Garris et al., 1999). Füsioloogilised salvestused mitteinimlikes primaatides on näidanud, et neuronid sellistes piirkondades nagu ventral tegmental area (VTA), tuuma accumbens ja ventral striatum reageerivad adaptiivselt stimuleerivatele stiimulitele, nagu puuviljamahl või vesi (Shidara et al., 1998). Seega võib stimuleeriva järjestuse ennustatavus ise värvata palgaga seotud neuraalstruktuure viisil, mis on fMRI abil tuvastatav. Lisaks näitavad dopamiini vabanemise teoreetilised mudelid, et ettearvamatute hüvedega peaks nendes piirkondades suurenema aktiivsus (Schultz et al., 1997). Püüdsime seda hüpoteesi testida, kasutades fMRI-d, et mõõta ennustatavuse mõju inimese aju vastustele punktide, meeldivate stiimulite järjestustele.
MATERJALID JA MEETODID
Teemad. Kakskümmend viis normaalset täiskasvanut läbisid fMRI skaneerimise ajal, mil manustati väikeses koguses suukaudset puuviljamahla või vett. Teemad olid vanuses 18 kuni 43 ja kõik teemad andsid teadliku nõusoleku Emory Ülikooli Inimiuuringute Komitee poolt heaks kiidetud protokollile.
Eksperimentaalne ülesanne. Skanneris olles said isikud väikestes kogustes suukaudselt tarnitud puuviljamahla ja vett kas prognoositaval või ettearvamatul viisil. Valisime puuviljamahla ja vee järjestikuse tarnimise kolmel põhjusel: (1) inimesed leiavad nii mahla kui ka vee subjektiivselt meeldivaks; (2) mõlemat stiimulit kasutatakse tavapäraselt tugevdavate stiimulitena, kui nad koolitavad inimpäritolu primaate käitumisülesannete täitmisel; ja (3) keskmise aju dopamiinergilised neuronid ja arvatavasti neuronid, millele nad projektivad, näitavad faasilisi muutusi põlemiskiiruses, sõltuvalt järjestikuste stiimulite ajalisest prognoositavusest (Schultz et al., 1992). Osalejad said nii mahla kui ka veega kas prognoositaval või ettearvamatul viisil kahes skaneerimisrežiimis (joon. 1). Prognoositava sõidu ajal vaheldati mahla ja vee booluseid 10-i fikseeritud intervalliga. Prognoositamatu aja jooksul randomiseeriti mahla ja vee järjekord ning stimuleerimisintervall randomiseeriti, valides Poissoni intervallide jaotuse keskmisega 10 sek. Iga kestus kestis 5 min ja kahe sõidu järjekord (prognoositav või ettearvamatu) randomiseeriti subjektide vahel. Kuna aeg ennustatavuse või ettearvamatusega kohanemiseks ei olnud teada ja kuna sagedane tingimuste vahetamine võib tekitada vastastikuse suhtluse, st „prognoositavuse prognoositavuse”, otsustasime eraldada skaneerimisprotsesside tingimused, mitte kasutada väiksemaid tingimusi. skannimise ajal. Kuna kõik eksperimendi aspektid sõltusid prognoositavuse manipuleerimisest, otsustasime mitte kordada tingimusi subjektides ja selle asemel keskenduti suurema hulga subjektide õppimisele.
FMRI katse kavandamine. Kasutati 2 × 2-i faktori disaini, mis sisaldas eelistusi (mahla või vett) ja prognoositavust (prognoositav või ettearvamatu). Patsiendid said 0.8 ml booluseid mahla ja vett kas ennustatavas või ettearvamatus järjestuses. Kasutades sündmusega seotud fMRI-d, analüüsiti aju aktiveerimist eelistuste ja prognoositavuse ning nende vahelise koostoime mõttes.
Patsiendid said 0.8 ml suukaudseid booluseid nii puuviljamahlast kui ka veest kahe plasttoru kaudu. Huulik hoidis toru otsasid keele kohal, kusjuures puuviljamahla infundeeriti huuliku vasakust küljest ja vett paremalt. Torud olid ∼10 m pikad ja ühendati arvutikontrolliga kahekordse süstla pumpaga (Harvard Apparatus, Holliston, MA) väljaspool skanneriruumi. Katsealused ei teostanud skaneerimise ajal ühtegi teist ülesannet ja neile öeldi lihtsalt neelata vedelik iga kord, kui seda manustati. Pärast skaneerimise seanssi tutvustati aineid vedeliku eelistuste kohta.
MRI-andmete hankimine. Skaneerimine viidi läbi 1.5 Tesla Philips NT skanneriga. Pärast suure eraldusvõimega T1-i kaalutud anatoomilise skaneerimise omandamist läbisid objektid iga 150-i skaneeriva funktsionaalse tööajaga kaks korda (echo-planar-pildistamine, gradiendi tagasikutsutud kaja; kordusaeg, 2000 msec; kajaaeg, 40 msec; 90 °; 64 × 64 maatriks, 24 5 mm aksiaalsed viilud, mis on omandatud paralleelselt anteroposterior-commissural liiniga), et mõõta veresuhkru taseme sõltuvust (BOLD) (Kwong et al., 1992; Ogawa et al., 1992). Pea liikumine minimeeriti polsterdamise ja turvasüsteemidega.
Analysis. Andmeid analüüsiti statistilise parameetrilise kaardistamise abil (SPM99; Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK).Friston et al., 1995b). Esimese funktsionaalse skaneerimise liikumise korrigeerimine viidi katsealustel läbi, kasutades kuue parameetriga jäiga keha transformatsiooni. Kuna neelamine põhjustab vältimatult pea märkimisväärset liikumist, kasutati ka liikumise korrigeerimise parameetreid, et teha kindlaks, kas pea liikumine erines tingimustes oluliselt. Seejärel registreeriti liikumisega korrigeeritud piltide keskmine isiku 24-parameetrise afiinse teisenduse abil inimese 12-viilulise struktuurse MRI-le. Seejärel normaliseeriti kujutised ruumiliselt Montreali Neuroloogia Instituudi (MNI) malli järgi (Talairach ja Tournoux, 1988) rakendades 12-parameetri afiinmuundumist, millele järgneb mittelineaarne väänamine, kasutades põhifunktsioone (Ashburner ja Friston, 1999). Seejärel tasandati pilte 8 mm isotroopse Gaussi tuumaga ja ajaline domeenis filtreeriti ribapääs. SPM99iga viidi läbi juhuslik mõju, sündmusega seotud statistiline analüüs.Friston et al., 1995a, 1999). Katse analüüsiti 2 × 2-i faktori-kujutisena. Kõigepealt määrati iga teema jaoks eraldi üldine lineaarne mudel (GLM), neli tingimust, mis esindavad nelja võimalikku sündmustüüpi: prognoositav eelistatud vedelik, prognoositav - mittesooduslik vedelik, ettearvamatu eelistatud vedelik ja ettearvamatu vedelik. Iga nelja tingimuse jaoks loodi igale sündmusele vastavad neli deltafunktsioonide vektorit. Need olid konjugeeritud üldise hemodünaamilise reageerimisfunktsiooniga ja sisestatud nelja veeruga disainmaatriksisse. Iga skaneerimisjooksu keskmine eemaldati voxelwise alusel. Me arvutasime kolm kahepoolset kontrasti pilti, mis vastasid eelistuse [kontrastvektori (1-11-1)] peamistele mõjudele, prognoositavusele [kontrastvektor (11-1-1)] ja koostoime terminile [kontrastvektor (1 -1-11)]. Koostoime kirjeldab, kuidas ennustatavus moduleerib eelistuse mõju. Need individuaalsed kontrasti pildid sisestati teise taseme analüüsiks, kasutades eraldi ühte proovi t test (df = 24) iga termini iga külje kohta GLM-is (kokku kuus kontrasti). Me lävendasime need kokkuvõtlikud statistilised kaardid aadressil p <0.001 (mitme võrdluse korral parandamata). Need kaardid olid kaetud suure eraldusvõimega struktuuripildile MNI orientatsioonis.
Teoreetiline mudel. FMRI eksperimendi kujundamise ja tõlgendamise vahendina kasutasime dopamiini vabanemise olemasolevat närvivõrgu mudelit, et simuleerida aju reageerimist paljutõotavate stiimulite erinevatele ajalistele mustritele.2). See mudel põhines ajaliste erinevuste meetodil (TD), mis eeldab, et sünaptiliselt tugevdav aine, nt dopamiin, vabaneb vastusena tasu ennustamisel esinevatele vigadele.Schultz et al., 1997). Seda mudelit on kasutatud mitmesugustes rakendustes, sealhulgas keerulistes õppimisülesannetes, nagu backgammon (Sutton, 1988; Tesauro ja Sejnowski, 1989), samuti dopamiini neuronite aktiivsuse ennustamist paljudes konditsioneerimisparadigmades (Houk et al., 1995; Montague et al., 1995) ja mootorite sekveneerimisülesanded (Berns ja Sejnowski, 1998).
Katse närvivõrgu mudel ja infotöötlusega seotud aju piirkonnad. A, Diagramm näitab meie hüpoteesi selle kohta, kuidas stiimulite jada võib mõjutada dopamiinergilist väljundit. Selles hüpoteesis oleme näidanud, et dopamiinergilise väljundi muutused võivad mõjutada sihtnärvi struktuure fMRI BOLD mõõtmisega tuvastataval viisil. On näidatud, et mahl ja vesi on mõlemad sensoorsed (projektsioon piiratud ajastAkna kast) ja tasu ( r teed) nende mõju dopamiinergilisele aktiivsusele. Selle hüpoteesi eeldatava hemodünaamilise reaktsiooni loomiseks tegime piiratud ajaakna (väikesed kastid mahla ja vee puhul), mis määras vahetu tasu väärtuser(t) (1, kui tekkis mahla, 0.5 kui vesi tekkis, ja 0, kui ärritust ei esinenud). See manööver seadis suvaliselt mahla kaks korda rohkem vett. See ei ole mudeli peamiste ootuste jaoks oluline.B, Prognoositav dopamiini mõju mahla ja vee kohaletoimetamise prognoositavatele ja ettearvamatutele järjestustele. Horisontaaltelg on skaneerimisnumber. Vertikaalne telg on eeldatav hemodünaamiline vastus, mida ennustab ajaline erinevus. Skaala vertikaalne telg on meelevaldne. Oluline on märkida, et prognoositav kulg edeneb 0-ile, samas kui ettearvamatu kulg on kogu amplituudiga kõrge. Jäljed genereeriti hemodünaamilise vastuse kerneli konjugeerimisega ajalise erinevuse mudeli väljundiga. See näitas, et keskmine BOLD vastus oleks suurem, kui stiimulid olid ettearvamatud.
Lühidalt, TD õppimine sõltub kahest esmastest eeldustest. Esiteks toimub lühiajaline kohanemine antud närvipiirkonnas eesmärgiga ennustada kõigi tulevaste hüvede diskonteeritud summa. Tasu määratlus sõltub kontekstist, milles see on saadud. Kui oletatav tasu suurendab konkreetse käitumise esinemist, siis loetakse see positiivseks. Sõltuvalt looma sisemisest seisundist ei pruugi sama tasu tugevdada käitumist, näiteks kui loom on küllastunud. FMRI katse kontekstis, mis on üldiselt ebaloomulik, on tuttav isuäratav aine, nagu vesi või puuviljamahl, subjektiivselt kogenud meeldivaks ja seega rahuldavaks. Teiseks sõltuvad tasu ennustused ainult stiimulite komplekti praegusest esindusest. Stimulatsiooni esitus on mudelis mõnevõrra meelevaldne ja see sisaldab mõningast esindatust tagurpidi aja jooksul, st stiimuli jälge. Selliste ainete nagu vesi või puuviljamahl on olemas nii sensoorsed mõõtmed (nt temperatuur ja kombatav tunne keelel) kui ka tegelik tasu, mis on subjektiivselt kogenud rõõmuna. Seetõttu on mõistlik kaaluda vedeliku kohaletoimetamise kombineeritud mõõtmeid nii neutraalsetena kui ka tasuvast aspektist. Samamoodi eeldatakse, et neid erinevaid mõõtmeid töödeldakse erinevate aju ahelate abil, mida saab kujutada fMRI abil. Selleks, et kaardistada mudel väljundiga, mis on analoogne mõõtmisega, mis saadi fMRI-ga, võtsime kokku nii neutraalsete kui ka rahuldust pakkuvate radade väljundid, mille me eeldasime, et need on koondunud ventral striatum ja nucleus accumbens. Me tunnistame, et selle kohta ei ole otsest tõendusmaterjali ja dopamiin võib sõltuvalt spetsiifilisest retseptorist muutuda neuronite aktiivsusele. Täpne eksperimentaalne disain sisestati mudelisse, mida simuleeriti Matlab 5.3iga (MathWorks, Natick, MA). Nii eeldatavatele dopamiini neuronitele kui ka nende projektsioonisaitidele vastavad väljundid arvutati prognoositavate ja ettearvamatute jookide jaoks (joonis fig. 2).
Peaksime lugejatele tähelepanu pöörama sellele, et meie ajalise erinevuse mudeli kasutamine meie disaini ja järgneva tõlgendamise selgitamiseks (allpool) põhineb tema varasemal edul, kui kirjeldati dopamiinergiliste neuronite primaatide muutusi primaatides, mis läbivad sellega seotud käitumisülesandeid. On ka teisi usutavaid arvutuslikke kirjeldusi, mis võiksid samuti olla piisavad.
TULEMUSED
Pärast skaneerimist küsiti teemasid nende eelistuste kohta nende kahe stiimuli suhtes. 18-st 25-i isikust (72%) eelistati mahla ja ülejäänud eelistati vett. Enamikul teemadel oli selgelt üks või teine eelistus, kuigi me ei palunud neil seda kvantifitseerida. Kuigi skaneerimise ajal esines olulist pealiikumist, olid kõik stiimulite kõik tõlked ja rotatsioonid üldiselt väikesed ja ei erinenud oluliselt ühegi tingimuse vahel. Näiteks oli iga stiimuliga seotud keskmine ± SD translatsioon prognoositavas seisundis 0.041 ± 0.069 mm ja ettearvamatu seisundis 0.044 ± 0.069 mm (paaristatud) t test;p =
Aju reaktsioon eelistatud vedelikule näitas üllatavalt vähe diferentseeruvat aktiivsust võrreldes mittesoodatud vedelikuga (tabel1). Me ei täheldanud märkimisväärset aktiivsuse erinevust klassikalistes preemiapiirkondades, nagu tuum accumbens, hipokampus või mediaalne prefrontaalne ajukoor. Eelistatud> eelistatum> esmane aktiivsuse muutus toimus somatosensoorses ajukoores suu ja keele piirkonna lähedal (t = 4.19, MNI koordinaadid, −60, -12, 16).
Aju piirkonnad, millel on mõõdetud aktiivsuse olulised muutused (p <0.001 parandamata; klastri suurus> 10 vokslit, kui pole märgitud)
Ennustatavuse peamine mõju oli oluliselt suurem kui eelistuse peamine mõju (joonis fig. 3). Ennustamatu ajaga võrreldes prognoositava ajaga täheldati kahepoolset aktivatsiooni suurel hulgal mediaalseid orbitofrontalseid ajukoore, mis sisaldasid tuuma accumbensit (tabel 1). Täiendavad aktiveerimisvaldkonnad hõlmasid kahepoolselt suurt parietaalset ajukoore ja paraentraalselt ja väikestel fokaalsetel aktivatsioonidel nii talamuse vasakpoolses kui ka parempoolses ajus. Kuna ükski nendest piirkondadest ei kattu eelistuse peamise mõjuga, aktiveerisid nad enim ettearvamatud stiimulid, olenemata eelistusest. Prognoositava kulgemise suhtes, mis oli seotud ettearvamatu ajaga, aktiveeriti paremal ajaloolise güüriga ala, aga ka fookuskaugused vasakpoolses giruses ja paremas külgnevas orbitofrontaalses ajukoores.
Ennustatavuse peamine mõju näitas, et tasustamisega seotud piirkondadel oli prognoosimatute stiimulite suhtes suurem BOLD-i vastus. A, (0, 4, -4) keskel olevad lennukid näitavad, et kahepoolne tuumakõrgus / ventraalne striatum (NAC) ja kahepoolne parem parietaalne cortex oli prognoositavas seisundis aktiivsem. BVäikest piirkonda paremas ülemises ajalises güüris aktiveerisid prognoositavad stiimulid suhteliselt rohkem. Olulisus lävendatip <0.001 ja ulatus> 10 külgnevat vokslit.
Eelistuste ja prognoositavuse koostoime tuvastas valdkonnad, kus üks efekt moduleeris teist sõltumatult mõlemast peamisest mõjust. Õige insula, vasak tagumine cingulatsioon ja parempoolne väikesejoon avaldasid kontrastile märkimisväärset koostoimet (eelistatud - mitte-eelistatud) × (prognoositav - ettearvamatu). Vastupidine kontrastsus (eelistatud - mitte-eelistatud) × (ettearvamatu - prognoositav) ei näidanud ühtegi olulist aktiveerimist p <0.001 tase; väike piirkond vasakpoolses ülemises ajalises gyrus (MNI koordinaadid, −48, −4, −16) oli p <0.01 tase (t =
Arvutisimulatsioon näitas, et ettearvamatud hüved peaksid tekitama rohkem dopamiini vabanemist kui prognoositavad.2 B). Kui auhinnad on prognoositavad, ennustab iga stiimul ideaalselt järgneva, ja veateade, mida eeldatakse dopamiini vahendusel, väheneb järk-järgult. Kui hüved on ettearvamatud, ei ole süsteemil võimalust õppida ja vastus igale stiimulile on suurem.
ARUTLUS
Meie tulemused näitasid huvitavat eraldumist aju reageeringus prognoositavusele ja subjektiivsetele eelistuste aruannetele. Aju reaktsioon eelistusele oli eranditult kortikaalne, kuid vastus prognoositavusele näitas tasu süsteemide spetsiifilist aktiveerimist, mis on tuntud ka keset aju dopamiinergiliste neuronite sihtmärgiks. Kui eeldame, et nende tasustamispiirkondade aktiveerimine on inimestele meeldiv, siis see järeldus viitab sellele, et subjektiivset eelistuste aruannet võib lahutada neuraalsetest ahelatest, mis on teadaolevalt võimelised käitumise determinantid.
Nii vesi kui ka puuviljamahl põhjustasid kogu ajus märkimisväärset aktivatsiooni ja kuigi osa sellest vastusest oli tingitud ülesande motoorilistest aspektidest, lagunesid nende piirkondade konkreetsed alamhulgad eelistuse ja prognoositavuse mõõtmeteks. Eelistamise mõju piirdus sensoorse töötlemisega seotud kortikaalsete piirkondadega ja eelistatud stiimul põhjustas nendes piirkondades suurema aktivatsiooni. Need piirkonnad asuvad sensorimotoorse koore lähedal, mis teadaolevalt aktiveerub keele liikumise ajal (Corfield et al., 1999) ja neelamine (Hamdy jt, 1999). Varasemas aju reageerimises keele liikumisele tehtud töös oli väikeaju aktiivne aktiveerimine, mis puudus eelkõige eelistuse peamisest mõjust. Aju diferentsiaalne vastus, st eelistatud, mitte-eelistatud, eemaldab tavapärased aktiveerimispiirkonnad; seetõttu näitab ajukahjustuse puudumine, et diferentsiaalse keele liikumine ei ole subjektiivse eelistuse jaoks kortikaalse aktiveerimise mudeli põhjuseks. Asjaolu, et somatosensoorne piirkond korreleeris kindlaksmääratud eelistustega, viitab sellele, et nende kahe ärritaja puhul toimus mõningane diferentsiaalne neural töötlemine. Oli üllatav, et see ilmnes primaarses sensoorses töötlemispiirkonnas, mitte klassikalises tasustamispiirkonnas. Kuigi subjektid olid sunnitud eelistama ühte ainet teise asemel, valiti mõlemad vedelikud eesmärgipäraselt meeldivaks, vastandina sellele, et see on aversiivne. Kuna mõlemad vedelikud olid üldiselt meeldivad, ei pruugi eelistuse mõju olla piisavalt tugev, et põhjustada märkimisväärset aktiivsuse erinevust tasupiirkondades. See oleks kooskõlas järeldustega, et keskmise aju dopamiini neuronid aktiveeritakse eelistatavalt pigem söögiisu, mitte aversiivsete stiimulite poolt (Mirenowicz ja Schultz, 1996). Sellegipoolest näitavad meie tulemused subjektiivse eelistuse diferentseerimist lihtsast tasust, mis toetab varasemaid hüpoteese, et “soovimine” ei ole sama, mis “meeldiv” (Robinson ja Berridge, 1993).
Erinevalt eelistuse mõjust korreleerus ettearvamatus olulise peamise mõjuga aktiivsusele tuuma accumbensi, talamuse ja mediaalse orbitofrontaalse ajukoores, arvestades, et prognoositavus oli korrelatsioonis korrelatsioonis õiges ülemises ajalises gyrus. Endised piirkonnad vastavad tihedalt teadaolevatele dopamiini projektsioonisaitidele (Koob, 1992; Cooper jt, 1996). Oli mõnevõrra üllatav, et ettearvamatus ja mitte eelistused olid korrelatsioonis nende tasustamispiirkondade tegevusega. Kui suurenenud aktiivsus nendes piirkondades oli seotud rõõmuga, võib järeldada, et ettearvamatud hüved olid meeldivamad kui prognoositavad. Enamik teemasid ei erinenud prognoositavate ja ettearvamatute tingimuste vahel. Kui ettearvamatud hüved olid meeldivamad kui prognoositavad hüved, või vastupidi, peab see toimuma alateadlikult. Alternatiivne selgitus eeldab, et dopamiin vabaneb suuremas koguses ootamatute hüvedega (Montague et al., 1996; Schultz et al., 1997;Schultz, 1998). Dopamiin võib vähendada neuronite erutuvust (Cooper jt, 1996) ja võib ka mikrovaskulaarsust otseselt piirata (Krimer et al., 1998), kuid suurenenud akumbeni aktiivsus on seostatud ka kokaiini subjektiivse naudinguga (Breiter et al., 1997). Need tulemused näitavad, et meie täheldatud aktiveerimise suurenemine koos ettearvamatusega võib olla seotud suurenenud dopamiini vabanemisega kas seetõttu, et accumbens projektid VTA-sse või seetõttu, et ta saab VTA-lt projektsiooni, mis mõlemad oleksid kooskõlas mudeli tulemustega. Seda tõlgendust peaks leevendama kahe olulise faktiga: (1) mehhanismid, mis ühendaksid suurenenud dopamiinergilist ülekannet BOLD-signaali muutustega, on teadmata ja (2) meil ei ole iseseisvat dopamiinergilise ülekande mõõdet, vaid muutused BOLD-vastuses. Võimalus, et me jälgime kaudselt muutusi dopamiinergilises aktiivsuses, on põnev, kuid fMRI katses ei saa seda üheselt otsustada. See on siiski kooskõlas varasemate järeldustega, kasutades positronemissioontomograafiat, et dopamiin vabaneb kõhu striatumisse rahaliste stiimulite tingimustes (Koepp et al., 1998). Koos prognoosimatuse võimendava mõjuga on see kooskõlas ka dopamiini hüpoteesilise mõjuga neuronaalsele "võimendusele" (Cohen ja Servan-Schreiber, 1992), mille lõpptulemusena mõned piirkonnad suurenevad ja teised vähenevad.
Konkreetsed piirkonnad, mis on suhteliselt prognoosimatuse tõttu aktiveeritud, vastasid aju piirkondadele, mis on seotud isuäratavate funktsioonidega. Lisaks tuumade akumuleerumisele näitas mediaalne orbitofrontaalne koore peamist mõju ettearvamatusele. Seda piirkonda on primaatides näidatud nii maitse tundlikkuse rahuldavate kui ka neutraalsete aspektide integreerimiseks ning arvatakse, et see peegeldab peamiselt nende stiimulite motiveerivaid väärtusi (Rullid, 2000). See piirkond sisaldab ka neuroneid, mis diskrimineerivad suhtelist eelistust (Tremblay ja Schultz, 1999). Orbitofrontaalset ajukoort on tavaliselt raske fMRI-ga kujutada, sest nina ninasõltuvus on tundlik artefakt.Ojemann et al., 1997). Siiski on meie kindlaksmääratud piirkond tavapärase artefakti asukoha suhtes üldiselt parem ja caudal. See piirkond on varem meeldivale maitsele reageerinud (Francis et al., 1999). Teine piirkond, parema parietaalse lobe puhul, ei olnud tõenäoliselt seotud ülesande rahuldavate aspektidega, vaid pigem tähelepanu muutustega. See piirkond on eelnevalt seotud visuospatiaalse tähelepanuga, eriti ootuste rikkumiste ajal (Nobre et al., 1999). Teine piirkond, vasakul ajalises ajukoores, näitas ettearvamatuse tõttu olulist piirjoont. Viimastel fMRI katsetel on vasakpoolne ajutine nõel seostatud järjestikuste stiimulite prognoositavuse töötlemisega (Bischoff-Grethe jt, 2000). Siinkohal laiendame neid varasemaid tulemusi neutraalsetest stiimulitest meeldivatele stiimulitele, mis viitab sellele, et see piirkond võib teostada prognoositavuse üldist seiret sõltumata stiimuli valentsist.
Aju piirkonnad, mida me tuvastasime reageerimast ettearvamatusele kas otsesel või moduleerival viisil, on kaasatud mitmetesse eksperimentidesse rahalise tasuga. Raha võib olla inimestele kasulik, kuid see tugevdab ainult seda, et see on omandanud need omadused keerulise konditsioneerimise teel. Sarnaselt järeldusele, et kokaiin toimib erinevatel neuronitel kui looduslikud tugevdajad (Carelli jt, 2000) on võimalik, et konditsioneeritud tugevdajad, näiteks raha, toimivad erinevatel närvisüsteemidel kui looduslikud tugevdajad nagu toit ja vesi. Aktiivsust nii ventralises striatumis kui ka keskjoones on korreleeritud rahalise tasu absoluutse tasemega (Thut et al., 1997;Delgado et al., 2000; Elliott et al., 2000; Knutson et al., 2000), leides, et meie tulemustes puudus. Nagu eelnevalt märgitud, olid nii mahl kui ka vesi kergelt meeldivad, mistõttu absoluutses tasus ei pruugi olla märkimisväärset erinevust, kuigi teoreetilises mudelis võis olla väike erinevus. Samuti ei kasutanud me aversiivseid stiimuleid ega midagi, mida võiks tõlgendada negatiivse tasuna, mis võib ka selle erinevuse arvele võtta. Huvitav on see, et piirkonnad, mille tuvastasime ennustamatuse tõttu otseselt mõjutatuks või võimendasime, vastasid varem leiti olevatele piirkondadele, mis on tundlikud finantshüvitise kontekst sõltuvuse suhtes (Rogers et al., 1999; Elliott et al., 2000). Eriti korreleerisid nii subgenuaalsed kui ka keskmised talamused meie uuringus ettearvamatuse ja leiti olevat kontekstist sõltuvad Elliott et al. (2000).
Kuna prognoositavus moduleeris eelistuse mõju, on oluline eristada võimalikke ennustusallikaid. Klassikalises konditsioneerimiskatses eelneb tasule neutraalne stiimul. Pärast treeningut muutub eelnevalt neutraalne stiimul ennustajaks või konditsioneeritud stiimuliks. Kuna suukaudsete ärritajate kasutamise kohta fMRI-s on suhteliselt vähe andmeid, otsustasime lihtsustada katse ja kontrolli motoorika aspektide osas, kasutades kahte erinevat suukaudset ärritust, vett ja puuviljamahla. Seega tuli meie eksperimendi ennustusallikas tingimata ise stiimulite järjestusest. Mõnes mõttes on see lihtsam kui teise stiimulimooduli kasutuselevõtt, näiteks visuaalne kiip, kuid kuna mõlemad stiimulid olid rahuldust pakkuvad, ei saa me teha mingeid järeldusi konditsioneerimise protsessi kohta. Nii teoreetiline mudel (Schultz et al., 1997) ja neurofüsioloogilised andmed (Schultz et al., 1992, 1993) näitavad, et tasu ennustused arvutatakse tasu üleandmise eelse ajavahemiku jooksul. Kuna me ei tea, millise ajakava üle sellised prognoosid arvutatakse, otsustasime me eksperimenti analüüsida lihtsalt kahe tingimusena, mis on prognoositavad ja ettearvamatud. Säilitades stiimulite vahel psühholoogiliselt mõistliku ajavahemiku, 10 sek, ei olnud piisavalt aega interstimulus-töötluse erinevuste lahendamiseks. Arvatavasti toimub selline töötlemine ja seda saab lahendada erinevalt kavandatud katsega.
Kokkuvõtteks võib öelda, et aktiivsust inimese tasupiirkondades saab moduleerida esmaste hüvede, nagu vesi ja mahl, ajalise prognoositavusega. Need tulemused annavad olulise toetuse arvutusmudelitele, mis postuleerivad, et tasu ennustamisel esinevad vead võivad juhtida sünaptilist modifikatsiooni ja laiendada neid järeldusi mitteinimlikest primaatidest inimesteni. Selle modulatsiooni piirkondlik spetsiifilisus viitab ka sellele, et stimulatsioonivoo suhtelise prognoositavuse poolt esitatud informatsioon võib olla närvivaluuta vorm, mida saab tuvastada fMRI-ga.
Allmärkused
- Saanud November 11, 2000.
- Saadud läbivaatamine Jaanuar 17 2001.
- Heaks kiidetud Jaanuar 26 2001.
Seda tööd toetas riiklik narkootikumide kuritarvitamise toetamise instituut K08 DA00367 (GSB-le) ja RO1 DA11723 (liikumispuudega inimestele), riiklik skisofreenia ja depressiooni uuringute liit (GSB) ning Kane'i perekonna sihtasutus (PRM). Täname H. Maot, R. Kingi ja M. Martinit andmete kogumise abistamise eest.
Kirjavahetust võib saata kas Gregory S. Bernsile, psühhiaatria- ja käitumisteaduste osakonnale, Emory University School of Medicine, 1639 Pierce Drive, Suite 4000, Atlanta, GA 30322, E-mail:[meiliga kaitstud]või P. Loe Montague, Neuroteaduste osakond, Baylori meditsiinikolledž, 1 Baylor Plaza, Houston, TX 77030, e-post:[meiliga kaitstud].
- Copyright © 2001 Neuroteaduste Selts
Artiklid, mis viitavad sellele artiklile
;