Athugasemdir: Ófyrirsjáanleg umbun leiðir til stærri toppa dópamíns. Þetta er það sem gerir háhraða klám á internetinu frábrugðið klám fyrri tíma
Heimild
Deild geðlækninga og atferlisvísinda, Emory University School of Medicine, Atlanta, Georgia 30322, Bandaríkjunum. [netvarið]
Abstract
Ákveðnir flokkar af áreiti, svo sem matur og lyf, eru mjög árangursríkir við að virkja umbunarsvæði. Við sýnum í mönnum að hægt er að breyta virkni á þessum svæðum með fyrirsjáanleika raðgreindrar afhendingar tveggja væg ánægjulegra áreita, munnins ávaxtasafa og vatns. Með því að nota segulómun var virkni til að umbuna áreiti bæði í kjarnaaðstöðu og miðlæga heilaberki á miðju svigrúmsins mest þegar áreiti var óútreiknanlegur. Þar að auki var yfirlýst val einstaklinganna fyrir annað hvort safa eða vatn ekki beint fylgni með virkni á umbunarsvæðum heldur var það í tengslum við virkni í skynhreyfibarka. Fyrir ánægjulegt áreiti benda þessar niðurstöður til þess að fyrirsjáanleiki móti svörun umbunarsvæða manna og að huglægur val sé hægt að greina frá þessu svari.
Hvernig gengur lífið dag frá degi? Er það í jafnvægi og allt eins og það á að vera? Er jafnvægi hvort sem litið er á veraldlega stöðu eða andlega? Lífið er eins og það er. Það er ekki alltaf sólskyn. Það koma reglulega lægðir með rok og rigningu. Við vitum að í heildar samhenginu er lægð hluti af vistkerfi að leita að jafnvægi. Stundum erum við stödd í miðju lægðarinnar. Þar er logn og gott veður, sama hvað gengur á þar sem stormurinn er mestur. Sama lögmál gildir varðandi þitt eigið líf. Ef þú ert í þinn miðju, þínum sannleik þá heldur þú alltaf jafnvægi átakalaust. Sama hvað gustar mikið frá þér þegar þú lætur til þín taka. Huldufólk hefur gefið okkur hugleiðslu sem hjálpar okkur að finna þessa miðju, finna kjarna okkar og sannleikann sem í honum býr. Þegar þú veist hver þú ert og hvers vegna þú ert hér, mun líf þitt vera í flæðandi jafnvægi. Hugleiðslan virkjar þekkinguna sem er í vitund jarðar og færir hana með lífsorkunni inn í líkama okkar. Þar skoðar hún hugsana og hegðunar munstrið og athugar hvort það myndar átakalausu flæðandi jafnvægi. Hinn möguleikinn er falskt jafnvægi sem hafa þarf fyrir að viðhalda með tilheyrandi striti, áhyggjum og ótta. Síðan leiðbeinir þessi þekking okkur að því jafnvægi sem er okkur eðlilegt. Við blómstrum átakalaust, líkt og planta sem vex átakalaut frá fræi í fullþroska plöntu sem ber ávöxt.
Að stunda náttúruleg umbun eins og mat, drykk og kynlíf er mikil ytri áhrif á hegðun manna. Engu að síður er spurningin um hvernig umbun hefur áhrif á hegðun manna helst óleyst. Það eru margir þættir sem stuðla að þessu bili í þekkingu okkar; þó hefur ein vegatálma verið erfiðleikinn við að skilgreina og mæla einangruð áhrif umbunar á hegðun manna eða virkjun heila. Í dýrum er umbun skilgreind sem rekstrarhugtak: hvati er talinn gefandi ef það styrkir hegðun jákvætt (Hull, 1943; Rescorla og Wagner, 1972; Robbins og Everitt, 1996), það er, eykur áreiðanlega líkur á hegðun. Sama hugtak á við um menn; þó, menn hafa getu til að hafa alls konar stjórnendur stjórnenda á gjörðum sínum, og svo hegðunarmælingar einar eru ófullnægjandi leið til að rannsaka umbun vinnslu. Að sama skapi eru skýr skýrslur um líkar og mislíkar, þ.e. óskir, ruglaðar af huglægri skynjun einstaklings á því sem þeim líkar og hvað þeir velja að tilkynna. Til að vinna bug á þessum tilraunaerfiðleikum vildi maður fylgjast með samhliða hegðunarafköstum, huglægum kjörum og viðbrögðum heila meðan á vel skilgreindu verkefni stendur. Með því að taka slíka nálgun greinum við hér frá því að virkni á umbunarsvæðum manna er nánar tengd fyrirsjáanleika röð ánægjulegs áreitis en með skýrt tilgreindum óskum.
Hjá mönnum er hægt að sjá virkjun verðlaunasvæða með virkni segulómun (fMRI) eftir gjöf lyfja, svo sem kókaíns (Breiter o.fl., 1997); samt sem áður, slík innrennsli eru ef til vill ekki dæmigerð fyrir venjulega verðlaunavinnslu vegna beinna og óbeinna lyfjafræðilegra áhrifa kókaíns. Enn fremur geta lyf eins og kókaín haft áhrif á mismunandi hluta umbunarkerfisins en svokölluð náttúruleg umbun eins og matur og vatn (Bradberry o.fl., 2000; Carelli et al., 2000). Skilyrt umbun, td peninga, getur einnig haft áhrif á mismunandi hluta umbunarkerfisins (Thut o.fl., 1997; Elliott et al., 2000; Knutson o.fl., 2000) og getur verið að það sé ekki viðeigandi prófun á aðal launabrautum hjá mönnum. Mælt er með annarri nálgun með tilraunum sem sýna fram á að fyrirsjáanleiki aðallega gefandi áreitis er mikilvægur þáttur til að virkja umbunarleiðir (Schultz o.fl., 1992, 1997; Schultz, 1998; Garris o.fl., 1999). Lífeðlisfræðilegar upptökur í ómennskum prímötum hafa sýnt fram á að taugafrumur á svæðum eins og ventral tegmental area (VTA), nucleus accumbens og ventral striatum bregðast við á aðlagandi hátt við gefandi áreiti eins og ávaxtasafa eða vatn (Shidara o.fl., 1998). Þannig getur fyrirsjáanleiki röð áreitis sjálft ráðið sér launatengd taugabyggð á greinanlegan hátt með fMRI. Ennfremur bendir fræðileg líkan af losun dópamíns á að ófyrirsjáanleg umbun ætti að fá meiri virkni á þessum svæðum (Schultz o.fl., 1997). Við reyndum að prófa þessa tilgátu með því að nota fMRI til að mæla áhrif fyrirsjáanleika á svörun manna í heila við röð punktats, ánægjulegs áreitis.
EFNI OG AÐFERÐIR
Efni. Tuttugu og fimm venjulegir fullorðnir fóru í fMRI skönnun meðan lítið magn af ávaxtasafa eða vatni var gefið til inntöku. Þátttakendurnir voru á aldrinum frá 18 til 43 og allir einstaklingar gáfu upplýst samþykki fyrir siðareglum sem samþykktar voru af mannanámsnefnd Emory háskólans.
Tilraunaverkefni. Þótt þeir væru í skannanum fengu einstaklingar lítið magn af ávaxtasafa og vatni til inntöku á annað hvort fyrirsjáanlegan eða ófyrirsjáanlegan hátt. Við völdum röð af ávaxtasafa og vatni í röð af þremur ástæðum: (1) mönnum finnst bæði safa og vatn vera hugljúft; (2) bæði áreiti eru notuð reglulega til að styrkja áreiti meðan verið er að þjálfa ómannlega frumgang í hegðunarverkefni; og (3) dópamínvirkar taugafrumur í miðhjúpi, og væntanlega taugafrumurnar sem þær varpa til, sýna fasískar breytingar á hraðastigi sem hlutverk tímabundinna fyrirsjáanleika röðar áreiti (Schultz o.fl., 1992). Þátttakendur fengu bæði safann og vatnið á annað hvort fyrirsjáanlegan eða ófyrirsjáanlegan hátt í tveimur skönnunarferðum (mynd. 1). Meðan á fyrirsjáanlegan keyrslu stóð var safi og vatnsbólur til skiptis á föstu bili 10 sek. Meðan á ófyrirsjáanlegu hlaupinu stóð var röð safa og vatns slembiraðað og örvunartímabilinu var einnig slembiraðað með sýnatöku á Poisson bili dreifingu með meðaltali 10 sek. Hver keyrsla stóð í 5 mín., Og röð hlaupanna tveggja (fyrirsjáanleg eða ófyrirsjáanleg) var slembiraðað á milli einstaklinga. Vegna þess að tíminn til að laga sig að annað hvort fyrirsjáanleika eða ófyrirsjáanleika var óþekktur og vegna þess að tíðar skiptingu á aðstæðum gæti valdið samspili sín á milli, þ.e. „fyrirsjáanleiki fyrirsjáanleika,“ völdum við að aðskilja skilyrðin milli skannakönnunar frekar en að nota smærri ástand blokkir innan skannar keyrir. Vegna þess að allir þættir tilraunarinnar voru tengdir því að nota fyrirsjáanleika, völdum við að endurtaka ekki aðstæður innan einstaklinga og einbeittum okkur í staðinn að því að rannsaka stærri fjölda einstaklinga.
Hönnun fMRI tilraunarinnar. Notuð var 2 Ã - 2 verksmiðjuhönnun, með valkosti (safa eða vatn) og fyrirsjáanleiki (fyrirsjáanlegur eða óútreiknanlegur). Einstaklingar fengu 0.8 ml bolusa af safa og vatni í annað hvort fyrirsjáanlega eða óútreiknanlega röð. Með því að nota fMRI tengt atburði var virkjun á heila greind með tilliti til forgangs og fyrirsjáanleika, sem og samspils þeirra á milli.
Þátttakendur fengu 0.8 ml inntöku bolusa af bæði ávaxtasafa og vatni í gegnum tvö plaströr. Munnstykki hélt endum slöngunnar á sínum stað yfir tunguna, þar sem ávaxtasafinn var gefinn frá vinstri hlið munnstykkisins og vatnið frá hægri. Slöngurnar voru â¼10 m langar og voru tengdar við tölvustýrða tvísprautudælu (Harvard Apparatus, Holliston, MA) fyrir utan skannarýmið. Þátttakendur sinntu engum öðrum verkefnum meðan á skönnun stóð og voru gefin fyrirmæli um að gleypa vökvann einfaldlega í hvert skipti sem hann var gefinn. Eftir skönnunartímabilið voru einstaklingar yfirlitaðir yfir vökvaval.
Öflun MRI gagna. Skönnun var gerð á 1.5 Tesla Philips NT skanni. Eftir að hafa fengið háupplausnar T1-vegið líffærafræðilega skönnun, fóru einstaklingar í tvö heilaheilbrigðisaðgerðir af 150 skannum hvor (echo-planar myndgreining, halli rifjað upp echo; endurtekningartími, 2000 msek; echo tími, 40 msek; flip horn, 90 °; 64 × 64 fylki, 24 5 mm axial sneiðar aflað samsíða anteroposterior kommissuralínu) til að mæla áhrif súrefnisblóðs háðs (BOLD) áhrifa (Kwong o.fl., 1992; Ogawa o.fl., 1992). Höfuð hreyfing var lágmörkuð með padding og aðhaldi.
Greiningu. Gögnin voru greind með því að nota tölfræðilegar samlagningarkortlagningar (SPM99; Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK) (Friston o.fl., 1995b). Hreyfileiðrétting við fyrstu hagnýtingu var gerð innan einstaklinga með sex-breytu stífri líkamsbreytingu. Vegna þess að kynging veldur óhjákvæmilega verulegri höfuðhreyfingu voru breytur á hreyfileiðréttingu einnig notaðar til að ákvarða hvort höfuðhreyfing væri verulega mismunandi milli aðstæðna. Meðaltal hreyfingarleiðréttra mynda var síðan skráð í 24 sneiða uppbyggingu segulómskoðunar einstaklingsins með 12 breytu affín umbreytingu. Myndirnar voru síðan staðlaðar eðlilegar samkvæmt sniðmátinu Neurological Institute (MNI) í Montreal (Talairach og Tournoux, 1988) með því að beita 12 breytu affine umbreytingu, fylgt eftir með ólínulegu vindi með því að nota grunnaðgerðir (Ashburner og Friston, 1999). Myndir voru síðan sléttaðar með 8 mm samsætu Gauss-kjarna og bandpassi síaður í stundarléninu. Slembivirkni, atburðatengd, tölfræðileg greining var gerð með SPM99 (Friston o.fl., 1995a, 1999). Tilraunin var greind sem 2 - 2 verksmiðjuhönnun. Í fyrsta lagi var sérstakt almenn línulegt líkan (GLM) tilgreint fyrir hvert viðfangsefni, með fjórum skilyrðum sem tákna fjórar mögulegar tegundir atburða: fyrirsjáanlegra „vökva, fyrirsjáanlegra“ óundirbúinn vökva, óútreiknanlegur ”ákjósanlegur vökvi og óútreiknanlegur“ ófyrirsjáanlegur vökvi . Fjórir vigrar deltaaðgerða með tímum sem samsvara hverjum atburði voru búnir til fyrir hverja af fjórum skilyrðum. Þessir voru felldir með samheitalyfjafræðilega svörunaraðgerð og settir inn í fjögurra súlna hönnunarfylki. Meðaltal hverrar skannarannsóknar var fjarlægt á réttsælan hátt. Við reiknuðum út þrjár tvíhliða andstæða myndir sem samsvaruðu megináhrifum valsins [andstæða vektor (1-11-1)], fyrirsjáanleiki [andstæða vektor (11-1-1)], og samspili hugtakið [contrast vector (1 -1-11)]. Samspilið lýsir því hvernig fyrirsjáanleiki mótar áhrifum forgangs. Þessar einstöku andstæður myndir voru færðar í annað stigs greiningu með því að nota sérstakt eitt sýnishorn t próf (df = 24) fyrir hvora hlið hvers tíma í GLM (alls sex andstæður). Við þröskulduðum þessar samantekt tölfræðiskort kl p <0.001 (óleiðrétt vegna margra samanburða). Þessi kort voru lögð á háupplausnarbyggingarmynd í MNI stefnumörkun.
Fræðilegt líkan. Sem tæki til að bæði hanna og túlka fMRI tilraunina notuðum við núverandi taugakerfislíkan af losun dópamíns til að líkja eftir svörun heilans við mismunandi tímamynstri gefins áreitis (mynd.2). Þetta líkan var byggt á aðferðinni við tímabundinn mismun (TD), sem bendir til þess að samstillingarstyrkandi efni, td dópamín, losni sem svar við villum í spá umbununar (Schultz o.fl., 1997). Þetta líkan hefur verið notað í fjölmörgum forritum, þar með talin flókin námsverkefni eins og kotra (Sutton, 1988; Tesauro og Sejnowski, 1989), sem og með góðum árangri að spá fyrir um virkni dópamín taugafrumna í fjölmörgum ástandsaðstæðum (Houk o.fl., 1995; Montague o.fl., 1995) og mótor raðgreiningar verkefni (Berns og Sejnowski, 1998).
Taugakerfislíkan tilraunarinnar og heila svæðanna sem tengjast upplýsingavinnslu. A, Skýringarmynd sýnir tilgátu okkar um hvernig röð áreitis gæti haft áhrif á dópamínvirka afköst. Í þessari tilgátu höfum við gefið til kynna að breytingar á dópamínvirkni geti haft áhrif á taugauppbyggingu á þann hátt sem greinanlegt er í fMRI BOLD mælingu. Sýnt er að safinn og vatnið hafa skynjun (vörpun frá endanlegri tímagluggakassa) og umbuna (the r ferlar) framsetning í áhrifum þeirra á dópamínvirkni. Til að búa til væntanleg blóðskiljunarsvörun frá þessari tilgátu, gerðum við endanlegan tíma glugga (litlir kassar fyrir safa og vatn), sem ákvarðaði gildi strax umbunarr(t) (1 ef safi átti sér stað, 0.5 ef vatn átti sér stað, og 0 ef ekkert áreiti átti sér stað). Þessi stjórntök setja safann handahófskennt tvöfalt gildi vatns. Þetta er ekki mikilvægt fyrir helstu væntingar sem líkanið myndar.B, Spáð dópamínáhrifum fyrir fyrirsjáanlegar og ófyrirsjáanlegar raðir af safa og vatnsgjöf. Láréttur ás er skannanúmer. Lóðréttur ás er búist við blóðskilunarsvörun sem spáð er með tímabundinni mismunarmódeli. Umfangið á lóðréttur ás er handahófskennt. Mikilvægi punkturinn sem ber að hafa í huga er að fyrirsjáanlegi keyrslan gengur yfir í 0, en óútreiknanlega hlaupið er áfram mikil amplitude allan tímann. Ummerkin voru búin til með því að sveigja hemodynamic svörunarkjarna með framleiðsla tímabundins mismunarmódel. Þetta benti til þess að meðaltal BOLTA svörunar væri meiri þegar áreiti væri óútreiknanlegur.
Í stuttu máli, nám í TD er háð tveimur meginforsendum. Í fyrsta lagi gerist aðlögun til skamms tíma í tiltekinni taugakerfi með það að markmiði að spá fyrir um afslátt af sumri allra umbuna í framtíðinni. Skilgreining á umbun veltur á því samhengi sem það er móttekið í. Ef álitleg umbun eykur tiltekna hegðun er það talið jákvætt styrking. Það fer eftir innra ástandi dýrsins, sömu laun geta ekki styrkt hegðun, td þegar dýrið er mettað. Í tengslum við fMRI tilraun, sem er venjulega óeðlilegt, er kunnuglegt matarlyst eins og vatn eða ávaxtasafi huglægt upplifað sem skemmtilegt og því gefandi. Í öðru lagi eru umbunarspár aðeins háðar núverandi framsetningu á áreiti. Áreynsluframsetningin er nokkuð handahófskennd í líkaninu og hún felur í sér nokkra framsetning aftur og aftur í gegnum tímann, þ.e. hvati ummerki. Fyrir efni eins og vatn eða ávaxtasafa eru bæði skynskyn (td hitastig og áþreifanleg tilfinning á tungunni) og raunveruleg umbun, sem er huglægt upplifað sem ánægja. Þess vegna er það sanngjarnt að líta á áþreifanlegar víddir vökvagjafar sem hlutlausar og aðgreindar frá gefandi vídd. Á sama hátt er talið að þessar aðgreindu víddir séu unnar með mismunandi heilarásum, sem hægt er að mynda með fMRI. Til að kortleggja framleiðsla líkansins á vídd sem er hliðstæð þeirri mælingu sem fæst með fMRI, tókum við saman framleiðsla bæði hlutlausu og gefandi leiðanna, sem við gerðum ráð fyrir saman í ventral striatum og nucleus accumbens. Við viðurkennum að það eru engin bein sönnunargögn fyrir þessu og háð sérstökum viðtaka getur dópamín haft breytileg áhrif á taugavirkni. Nákvæm tilraunahönnun var notuð í líkanið sem var hermt eftir Matlab 5.3 (MathWorks, Natick, MA). Útgangurinn, sem samsvaraði bæði líklegri dópamín taugafrumum og varpstöðvum þeirra, var reiknaður út fyrir fyrirsjáanlegar og óútreiknanlegar keyrslur (mynd. 2).
Við ættum að vera varkár að benda lesendum á að notkun okkar á tímamismunarmódelinu til að útskýra hönnun okkar og síðari túlkun (hér að neðan) er byggð á fyrri árangri þess við að lýsa breytingum á framleiðsla gadda í dópamínvirkum taugafrumum í prímítum sem gangast undir skyld hegðunarverkefni. Það eru aðrar trúverðugar reiknilýsingar sem gætu einnig dugað.
NIÐURSTÖÐUR
Eftir skannana var spurt um einstaklinga um val þeirra á áreiti tvö. Átján af 25 einstaklingum (72%) kusu safa og afgangurinn valinn vatn. Flestir einstaklingarnir höfðu sérstakan val á einum eða öðrum, þó að við báðum þá ekki um að meta þetta. Þrátt fyrir að umtalsverðar hreyfingar hafi verið á höfði meðan á skannunum stóð, voru allar þýðingar og snúningur um hvert áreiti almennt lítill og voru ekki marktækt mismunandi á milli skilyrða. Til dæmis var meðal ± SD þýðing tengd hverju áreiti 0.041 ± 0.069 mm í fyrirsjáanlegu ástandi og 0.044 ± 0.069 mm í ófyrirsjáanlegu ástandi (parað saman t próf;p = 0.853).
Heilasvörun við völdum vökvans sýndi furðu litla mismunvirkni miðað við vökvann sem ekki var dreifður (tafla1). Við sáum ekki neinn marktækan mun á virkni á klassískum umbunarsvæðum eins og kjarna accumbens, hippocampus eða miðlægri heilaberki. Aðalbreytingin á virkni fyrir valinn> óáætluð átti sér stað í sermisskynjunarbarkanum á svæði nálægt munni og tungusvæði (t = 4.19, MNI hnit, −60, −12, 16).
Heilasvæði sem sýna verulegar breytingar á mældri virkni (p <0.001 óleiðrétt; þyrpingastærð> 10 raddefni, nema þar sem tekið er fram)
Helstu áhrif fyrirsjáanleika voru verulega meiri en helstu áhrif forgangs (mynd. 3). Fyrir ófyrirsjáanlegan keyrslu miðað við fyrirsjáanlegan hlaup kom fram tvíhliða örvun í stórum víðáttum miðlægs sporbrautar utan heilabrautar sem innihélt kjarna accumbens (tafla 1). Önnur virkjunarsvæði voru stórt svæði í heilaberki tvíhliða og miðju og litlum þungavirkjunum bæði í vinstri miðlægum kjarna þalma og hægra hluta heila. Þar sem ekkert af þessum svæðum skarast við aðaláhrif forgangs, voru þau virkjuð að hámarki með ófyrirsjáanlegu áreiti, óháð vali. Fyrir fyrirsjáanlegan hlaup miðað við ófyrirsjáanlega hlaupið var svæði hægri yfirburða gýrus virkjað, svo og brennivíddarvirkjanir í vinstri forstöðvagírus og hægri hliðarbrautarhluta heilabarkar.
Helstu áhrif fyrirsjáanleika sýndu að umbunartengd svæði höfðu meiri DÖLD viðbrögð við ófyrirsjáanlegu áreiti. A, Flugvélar með miðju á (0, 4, −4) sýna að tvíhliða kjarna accumbens / ventral striatum (NAC) og tvíhliða yfirburða heilabarkar voru virkari í fyrirsjáanlegu ástandi. B, Lítið svæði í hægri yfirburða gýrus var tiltölulega virkara með fyrirsjáanlegu áreiti. Mikilvægi var þröskuldað klp <0.001 og að stærð> 10 samliggjandi raddefni.
Samspil forgangs og fyrirsjáanleika greindu svæði þar sem önnur áhrif mótuðu hin óháð báðum aðaláhrifum. Hægri einangrun, vinstri aftari cingulate og hægra heilahornið sýndu marktæk samspil fyrir andstæða (ákjósanleg – ófyrirsjáanleg) × (fyrirsjáanleg – óútreiknanlegur). Hið gagnstæða andstæða, (ákjósanlegt – óbundið) × (óútreiknanlegur – fyrirsjáanlegt), leiddi ekki í ljós neina virkjun sem var marktæk p <0.001 stig; þó var lítið svæði í vinstri yfirgöngum tíma (MNI hnit, −48, −4, −16) marktæk á p <0.01 stig (t = 3.15).
Tölvuherlið lagði til að ófyrirsjáanleg umbun ætti að kalla fram meiri losun dópamíns en fyrirsjáanleg er (mynd.2 B). Þegar umbunin er fyrirsjáanleg, spáir hvert áreiti fullkomlega það sem á eftir kemur og villumerkið, sem er talið vera miðlað af dópamíni, minnkar smám saman. Þegar umbunin er óútreiknanlegur er engin tækifæri fyrir kerfið til að læra og viðbrögðin við hverju áreiti eru meiri.
Umræða
Niðurstöður okkar sýndu áhugaverðan aðskilnað í svörun heila við fyrirsjáanleika og huglægum skýrslum um val. Heilsusvörun við vali var eingöngu barkstera, en viðbrögðin við fyrirsjáanlegri sýndu sérstaka virkjun á umbunarkerfi sem einnig er vitað að er markmið dópamínvirkra taugafrumna á miðbili. Ef við gerum ráð fyrir að virkjun þessara umbunarsvæða sé ánægjuleg fyrir menn, þá bendir þessi niðurstaða til þess að huglæga skýrslan um forgang gæti verið aðgreind frá taugrásum sem vitað er að eru öflugir ákvarðanir um skilyrt hegðun.
Bæði vatnið og ávaxtasafinn olli verulegri virkjun um heilann, og þó að sumt af þessum svörum væri rakið til vélknúinna þátta verkefnisins, var sérstökum undirhópum þessara svæða niðurbrotið í stærðir ákjósanleika og fyrirsjáanleika. Áhrif forgangs voru takmörkuð við barksturshéruð sem tengjast skynjunarvinnslu og ákjósanleg áreiti olli meiri virkjun á þessum svæðum. Þessi svæði eru nálægt skynjunarbarki sem vitað er að er virkjaður við tunguhreyfingar (Corfield o.fl., 1999) og kyngja (Hamdy o.fl., 1999). Í fyrri vinnu við svörun heilans við tunguhreyfingu var umtalsverð virkjun á heilaæxli, þar sem einkum fannst fjarverandi aðaláhrif forgangs. Mismunandi svörun heila, þ.e. ákjósanlegra - óbundinna, fjarlægir algeng virkjunarsvæði; því bendir ekki til þess að ólík hreyfingar á tungu hafi verið ólíklegar til að vera orsök mynsturs örvunar á barksterum vegna huglægs vals. Sú staðreynd að sveiflukennd svæði var tengd við yfirlýsta val var benda til þess að einhver mismunur á taugavinnslu hafi átt sér stað fyrir áreiti tvö. Það kom á óvart að þetta kom fram á aðal skynjunarvinnslusviði en ekki á klassískum verðlaunasvæðum. Þrátt fyrir að einstaklingar neyddust til að tilnefna eitt efni fram yfir hitt að eigin vali, voru báðir vökvarnir valdir með það að markmiði að vera ánægjulegir, í mótsögn við það að annað væri andstætt. Vegna þess að báðir vökvarnir voru almennt ánægjulegir gætu áhrif forgangs ekki hafa verið nógu sterk til að leiða til verulegs virkni munur á umbunasvæðum. Þetta væri í samræmi við niðurstöður um að dópamín taugafrumur í heila séu ákjósanlega virkjaðar með matarlyst frekar en andstætt áreiti (Mirenowicz og Schultz, 1996). Engu að síður, niðurstöður okkar benda til kerfisgreiningar á huglægum vali frá einfaldri umbun, sem styður fyrri tilgátur um að „vilja“ sé ekki það sama og „mætur“ (Robinson og Berridge, 1993).
Ólíkt áhrifum kjörsins, var ófyrirsjáanleiki samsvörun sem veruleg aðaláhrif með virkni í kjarna accumbens, thalamus og miðlægs heilabarkar utan svigrúm, en fyrirsjáanleiki var aðallega tengdur við virkni í réttum yfirburða gyrus. Fyrrum svæðin samsvara vel þekktum dópamínvörnunarstöðum (Koob, 1992; Cooper et al., 1996). Það kom nokkuð á óvart að ófyrirsjáanleiki og ekki val var í tengslum við virkni á þessum verðlaunasvæðum. Ef aukin virkni á þessum svæðum tengdist ánægju gæti verið að álykta að ófyrirsjáanleg umbun væri ánægjulegri en fyrirsjáanleg. Flestir einstaklinganna greiddu þó engan mun á fyrirsjáanlegum og ófyrirsjáanlegum aðstæðum. Ef ófyrirsjáanleg umbunin var ánægjulegri en fyrirsjáanleg, eða öfugt, þá hlýtur þetta að eiga sér stað á undirmeðvitundarstigi. Önnur skýring gerir ráð fyrir að dópamín losni í auknu magni til óvæntra umbunar (Montague o.fl., 1996; Schultz o.fl., 1997;Schultz, 1998). Dópamín getur dregið úr örvandi taugafrumum (Cooper et al., 1996) og getur einnig beinlínis þrengt að örmyndun (Krimer o.fl., 1998), en aukin virkni lögmanns hefur einnig verið tengd huglægri ánægju kókaíns (Breiter o.fl., 1997). Þessar niðurstöður benda til þess að aukning okkar sem orðið hefur á virkjun með ófyrirsjáanleika gæti tengst aukinni losun dópamíns, annað hvort vegna þess að accumbens verkefnin til VTA eða vegna þess að það fær vörpun frá VTA, hvort sem er í samræmi við niðurstöður líkansins. Þessar túlkanir ættu að vera mildaðar af tveimur mikilvægum staðreyndum: (1) fyrirkomulagið sem myndi tengja aukna dópamínvirka sendingu við breytingar á BOLD merkinu eru óþekkt, og (2) við höfum enga sjálfstæðan mælikvarða á dópamínvirka sendingu, aðeins breytingar á BOLD svarinu. Möguleikinn á því að við fylgjumst með óbeinum breytingum á dópamínvirkni er spennandi en ekki er hægt að ákveða afdráttarlaust í fMRI tilraun. Það er hins vegar í samræmi við fyrri niðurstöður sem nota positron losunarljósritun að dópamíni er sleppt í ventral striatum við skilyrði fyrir peningalegum hvata (Koepp o.fl., 1998). Samhliða magnaáhrifum ófyrirsjáanleika er það einnig í samræmi við tilgátuáhrif dópamíns á „ávinning“ í taugafrumum (Cohen og Servan-Schreiber, 1992), með lokaniðurstöðunni að sumum svæðum mun fjölga og öðrum fækka.
Sértæku svæðin virkjuð tiltölulega með ófyrirsjáanleika samsvaruðu heilasvæðum tengdum lystaraðgerðum. Til viðbótar við kjarna accumbens sýndi miðgildis heilabarkar framan megináhrif fyrir ófyrirsjáanleika. Sýnt hefur verið fram á að þetta svæði í frumöflum samþættir bæði gefandi og hlutlausa þætti smekkskynningar og er talið að það endurspegli fyrst og fremst hvatningargildi þessara áreita (Rolls, 2000). Þetta svæði inniheldur einnig taugafrumur sem greina hlutfallslega val á umbun (Tremblay og Schultz, 1999). Venjulega er erfitt að mynda munnholsbotninn utan fMRI vegna næmni gripsins frá nefskútunum (Ojemann o.fl., 1997). Hins vegar er svæðið sem við greindum yfirleitt yfirburði og varfærni miðað við venjulega stað þar sem gripurinn er. Þetta svæði hefur áður fundist móttækilegt fyrir skemmtilega smekk (Francis et al., 1999). Annað svæði, í yfirburðarloftinu, tengdist líklega ekki gefandi þáttum verkefnisins heldur afleiðing breytinga á athygli. Þessu svæði hefur áður verið beitt í sjónhverfislegu athygli, sérstaklega við væntingarbrotum (Nobre o.fl., 1999). Annað svæði, í vinstri stundabólgu, sýndi landamæri verulega mótun með ófyrirsjáanleika. Í nýlegum fMRI tilraunum hefur vinstri tímabeltið verið tengt því að vinna úr fyrirsjáanleika áreynslu í röð (Bischoff-Grethe o.fl., 2000). Hér lengjum við þessar fyrri niðurstöður úr hlutlausu áreiti til ánægjulegs áreitis, sem bendir til þess að þetta svæði gæti framkvæmt almennu eftirliti með fyrirsjáanleika óháð hvati gildis.
Heilasvæðin sem við bentum á að svöruðu óútreiknanleguru með beinum eða mótandi hætti hafa verið beitt í fjölda tilrauna um fjárhagsleg umbun. Peningar geta verið mönnum gefandi, en þeir styrkja aðeins vegna þess að þeir hafa eignast þessa eiginleika með flóknum skilyrðum. Svipað og að uppgötva að kókaín verkar á mismunandi taugafrumur en náttúrulegir styrkjandi lyf (Carelli et al., 2000), það er mögulegt að skilyrt styrking, svo sem peningar, starfi á mismunandi taugakerfi en náttúruleg styrking eins og matur og vatn. Virknin í bæði legginu og miðjuheilanum hefur verið tengd við alger fjárhagsleg umbun (Thut o.fl., 1997;Delgado o.fl., 2000; Elliott et al., 2000; Knutson o.fl., 2000), niðurstaða okkar er sérstaklega fjarverandi. Eins og áður hefur komið fram voru bæði safinn og vatnið væg ánægjulegt og því hefur verið að það hafi ekki verið verulegur munur á hreinum umbun, þó að við gerðum ráð fyrir smá mun á fræðilegu líkani. Einnig notuðum við hvorki hvatandi áreiti né neitt sem hægt var að túlka sem neikvæða umbun, sem gæti einnig skýrt þennan mun. Athyglisvert er að svæðin sem við bentum á að hafa bein áhrif eða magnaðist með ófyrirsjáanleika samsvaruðu þeim svæðum sem áður hafa fundist næm fyrir samhengisfíkn fjárhagslegra umbuna (Rogers o.fl., 1999; Elliott et al., 2000). Sérstaklega voru bæði cingulate og medial thalamus undirföng tengd óútreiknanlegur í rannsókn okkar og reyndust þau vera samhengisháð af Elliott o.fl. (2000).
Vegna þess að fyrirsjáanleiki mótaði áhrif forgangs er mikilvægt að greina á milli mögulegra forspárþátta. Í klassískri loftkælingartilraun er hlutlaust áreiti á undan verðlaununum. Eftir æfingu verður áður hlutlaust áreiti spáir, eða skilyrt áreiti. Vegna þess að það eru tiltölulega fáar upplýsingar um notkun inntöku áreitis í fMRI, völdum við að einfalda tilraunina og stjórna fyrir mótorískum þáttum verkefnisins með því að nota tvö mismunandi munnáreiti, vatn og ávaxtasafa. Þannig var spáin í tilraun okkar endilega frá röð áreynslunnar sjálfra. Að sumu leyti er þetta einfaldara en að kynna annað hvati, svo sem sjónrænu vísbendingu, en vegna þess að bæði áreiti voru gefandi, getum við ekki gert neinar ályktanir varðandi skilyrðingarferlið. Bæði fræðilega líkanið (Schultz o.fl., 1997) og taugalífeðlisfræðileg gögn (Schultz o.fl., 1992, 1993) benda til þess að spá um umbun sé reiknuð á tímabilinu á undan umbun. Vegna þess að við þekkjum ekki þann tíma mælikvarða sem slíkar spár eru reiknaðar yfir völdum við að greina tilraunina sem einfaldlega tvö skilyrði, fyrirsjáanleg og ófyrirsjáanleg. Með því að viðhalda sálfræðilega hæfilegu millibili áreiti, 10 sek, var nægur tími til að leysa muninn á vinnslu á millivef. Væntanlega á sér stað slík vinnsla og það gæti verið leyst með öðruvísi tilraun.
Í stuttu máli má segja að virkni í umbunarsvæðum manna sé breytt með tímabundinni fyrirsjáanleika aðal umbunar eins og vatni og safa. Þessar niðurstöður veita mikilvægan stuðning við reiknilíkön sem fullyrða að villur í umbunarspá geti valdið synaptískri breytingu og lengt þessar ályktanir frá ómanneskjulegum frumherjum til manna. Svæðisbundin sértæki þessarar mótunar bendir einnig til þess að upplýsingar, eins og þær felast í hlutfallslegri fyrirsjáanleika örvunarstraums, geti verið form tauga gjaldmiðils sem hægt er að greina með fMRI.
Neðanmálsgreinar
- Móttekin Nóvember 11, 2000.
- Endurskoðun móttekin Janúar 17, 2001.
- Samþykkt Janúar 26, 2001.
Þessi vinna var studd af National Institute for Drug Abuse Grants K08 DA00367 (til GSB) og RO1 DA11723 (til PRM), National Alliance for Research in Geizophrenia and Depression (GSB), og Kane Family Foundation (PRM). Við þökkum H. Mao, R. King og M. Martin fyrir aðstoð sína við gagnaöflun.
Bréf geta verið beint til annað hvort Gregory S. Berns, geðdeildar og atferlisvísinda, Emory University School of Medicine, 1639 Pierce Drive, Suite 4000, Atlanta, GA 30322, E-mail:[netvarið], eða P. Lesið Montague, deild í taugavísindum, læknisfræði Baylor College, 1 Baylor Plaza, Houston, TX 77030, tölvupóstur:[netvarið].
- Höfundarréttur © 2001 Society for Neuroscience
Greinar sem vitna í þessa grein
;
