Unikalus paauglių atsakas į atlygio prognozavimo klaidas (2010)

Paauglystė yra unikalus psichologinio vystymosi laikotarpis, kuriam būdingas didesnis rizikingas pasirinkimas ir veiksmai, palyginti su vaikais ir suaugusiaisiais. Tai gali atspindėti santykinai ankstyvą limbinių afektinių ir atlygio sistemų funkcinį vystymąsi, palyginti su prefrontaline žieve¹, paaugliai linkę priimti blogus sprendimus ir rizikingai rinktis dažniau nei vaikai (kurie dar nėra visiškai jautrūs apdovanojimams) ir suaugusieji (jautrūs apdovanojimams, tačiau sugeba kontroliuoti atlygį skatinančius potraukius).

Remiantis elgesio sprendimų teorijomis, pasirinkimą lemia kiekvienam potencialiam pasirinkimui priskirta vertė (sprendimo vertė)². Apsisprendimo reikšmė apskaičiuojama medialinėje prieš frontalinėje žievėje esančia sistema, kuri naudojama kaip bendras vertės atvaizdavimo kelias.^3,4. Tačiau norint elgtis adaptyviai besikeičiančiame ar triukšmingame pasaulyje, šios vertybės turi būti atnaujintos remiantis patirtimi. Atlygio numatymo klaidų signalai atspindi skirtumą tarp tikėtinos veiksmo vertės ir faktinio veiksmo rezultato⁵, ir yra koduojami fazinio aktyvumo mezolimbinėje dopamino sistemoje⁶. Atliekant fMRI, jie dažniausiai pastebimi ties viduriniu striatum, atspindi dopaminerginį išėjimą (pvz., ⁷). Prognozavimo klaidų signalų pobūdis vaikams ar paaugliams nežinomas. Paaugliams gali būti padidėjęs jautrumas strijaus reakcijai į atlygį⁸, nors ši išvada yra šiek tiek nenuosekli^9,10. Naudodamiesi tikimybine mokymosi paradigma, mes ištyrėme, ar paauglystė yra susijusi su unikaliais sprendimo vertės pokyčiais ar prognozės klaidų signalais.¹¹ (Pav 1; pamatyti Papildomi metodai prisijungęs). Kiekvieno tyrimo metu įvertinome tiek sprendimo reikšmę, tiek numatymo klaidų signalus, naudodamiesi paprastu mokymosi modeliu⁵. Naudodamiesi parametrine fMRI analize, nustatėme smegenų sritis, kurių atsakas buvo modifikuotas pagal šiuos signalus, ir ištyrėme, kaip šis atsakas kito su amžiumi nuo vaikystės iki pilnametystės. Mes ištyrėme tiek linijinį poveikį (kuris atspindi bendrąsias brendimo ar vystymosi tendencijas), tiek kvadratinį poveikį (kuris atspindi specifinį paaugliui poveikį) su amžiumi. Šis darbas yra pirmasis šių sprendimų priėmimo sudedamųjų dalių tyrimas per visą plėtrą.

1 pav

Eksperimentinis dizainas. Sveiki 45 dalyviai (18 vaikai nuo 8 – 12, 16 paaugliai nuo 14 – 19 ir 11 suaugusieji nuo 25 – 30) atliko tikimybinę mokymosi užduotį įsigydami fMRI. Buvo gautas rašytinis informuotas sutikimas. Dalyviai ...

Elgesio metu visi dalyviai tapo tikslesni ir greitesni, treniruodamiesi pagal nuspėjamus dirgiklius, bet ne atsitiktinius dirgiklius (sąveika F (5,210) = 9.85, P<0.0001 tikslumui ir F (5,210) = 6.60, P<0.0001 atsako laikas; Papildoma lentelė 1 ir Pav 1 prisijungęs). Svarbiausia, kad buvo atsakas x amžiaus sąveika už reakcijos laiką (F (2,42) = 5.03, P = 0.01). Post-hoc tyrimai parodė, kad paaugliai buvo vienintelė amžiaus grupė, kuri žymiai greičiau reagavo į dirgiklius, susijusius su dideliais atlygiais, palyginti su mažais atlygiais (t (15) = 3.24, P = 0.006; vaikams t (17) = −0.32, P = 0.75, o suaugusiesiems t (10) = 1.90, P = 0.09).

FMRI duomenys buvo modeliuojami taip, kad būtų galima atskirai įvertinti neuronų reakcijas į stimulą ir grįžtamąjį ryšį (Papildomi metodai ir Pav 2 prisijungęs; Jei norite sužinoti apie pagrindinius stimulų peržiūros ir atsiliepimų apie atsakymus gaires smegenyse, skaitykite Papildomos figos 3 – 4 ir lentelės 2 – 3 prisijungęs). Mes ištyrėme, kaip neuroninės koreliacijos su modeliu paremtais sprendimo signalais (sprendimo reikšmė ir prognozės paklaida) buvo susijusios su amžiumi.

2 pav

MRT rezultatai. a) regionai, rodantys koreliaciją su amžiumi, kai koreguojama viso smegenų lygiu esant z> 2.3, P<0.05. Striataliniai ir kampiniai gyrus regionai buvo neigiamai koreliuojami su amžiumi²; nes vidutinis amžius² buvo atimta iš ...

Mes išanalizavome teigiamų prognozės paklaidų kvadratines tendencijas grįžtamojo ryšio metu ir nustatėme du regionus, kuriuose paaugliams pasireiškė padidėjęs jautrumas, palyginti su kitomis amžiaus grupėmis - striatum ir kampiniu gyrus. Medialinės prieš frontalinės žievės sritis parodė neigiamą tiesinį amžiaus poveikį stimulo apsisprendimo vertei, kad jaunesni dalyviai turėjo stipresnį sprendimo vertės signalą šiame regione, palyginti su vyresniais dalyviais; šis regionas buvo stipriai susijęs su į tikslą orientuoto stimulo verte ankstesniame suaugusiųjų darbe (2a)¹². Taigi, nors atsakas į nenuspėjamus teigiamus atsiliepimus buvo didžiausias paauglystėje, jautrumas dirgiklio vertei tiesiškai mažėjo su amžiumi (apie sklypus tarp amžiaus ir kiekvieno iš aukščiau nurodytų dominančių regionų [IG] žr. Papildomas pav. 5 prisijungęs).

Atsižvelgiant į tai, kad sprendimo vertė vystosi mokantis pagal klaidą pagal modelį, nustebino tai, kad sprendimo vertė parodė kitokią su amžiumi susijusią trajektoriją nei prognozavimo klaida. Tačiau dėl užduoties struktūros gali būti, kad pasirinkimą lėmė kiti nei sustiprinimo mokymosi veiksniai (pvz., Aiški atmintis). Rezultatams patikslinti atlikome antrąjį modelį, kuris sprendimų vertę apskaičiavo labiau integruotai kaip ankstesnių bandymų, kurių kiekvienam dirgikliui buvo pasirinktas optimaliausias atsakas, proporciją (Lin, Adolphs & Rangel, neskelbta; Papildomi metodai prisijungęs). Išnagrinėjome šio modelio prognozavimo paklaidų reikšmes ir nustatėme, kad jie atspindi mūsų pradinės analizės rezultatus, parodydami striatum ir parietalinės žievės regionus, taip pat ventrinius šoninius prefrontalinius regionus, kur nervų atsakas į prognozavimo paklaidą buvo didžiausias paauglystėje. Šio modelio sprendimo vertės analizė parodė tiek linijinius, tiek netiesinius ryšius tarp amžiaus ir nervų aktyvumo daugelyje regionų, įskaitant šoninę parietalinę žievę ir striatumą (Papildomas 6 pav. Ir 5 lentelė prisijungęs). Tiriamoji (nepriklausoma) IG analizė parodė, kad nervų atsakas į sprendimo reikšmę šiame modelyje padidėjo tarp vaikystės ir paauglystės, bet po to besimptomė tarp paauglystės ir suaugusio amžiaus (Papildomas pav. 7 prisijungęs). Šie rezultatai parodė, kad didžiausias prognozės klaidų atsakas paauglystėje buvo patikimas skirtingiems modeliams, tuo tarpu su amžiumi susiję sprendimų vertės signalų pokyčiai buvo jautrūs modelio specifikacijai.

Remiantis ankstesniais darbais, rodančiais, kad vidurinis striatas nuolat jautrus netikėtiems teigiamiems atsiliepimams, kuriuos atspindi modelio pagrįsti atlygio numatymo klaidų signalai (pvz.,⁷), mes ištyrėme lokalizaciją, susijusią su prognozavimo klaidomis, susijusiomis su kiekviena amžiaus grupe, nepriklausomoje anatominėje ROI, įskaitant dvišalį kaudatą, putameną ir branduolio akumuliatorius, naudojant originalų sustiprinimo mokymosi modelį (2b). Stenginių regionai, reikšmingai susiję su teigiama prognozavimo klaida, paaugliams ir suaugusiesiems nepersidengė. Nors suaugusieji šiame tyrime nuolat stebėjo venų strialinę sritį tyrimuose, tiriančiuose suaugusiųjų prognozavimo paklaidas, paaugliai veikė labiau nugaros srityje. Vaikams nebuvo atlikta striatum veikla, susijusi su teigiama prognozavimo klaida.

Mūsų rezultatai pratęsia ankstesnius duomenis apie padidėjusį su atlygiu susijusį nervų aktyvumą paauglystėje⁸ parodydami, kad ši išvada yra būdinga numatymo klaidai, palyginti su vertinimo signalais. Prognozavimo klaidų atsako raidos skirtumai greičiausiai atspindi fazinio dopamino signalizacijos skirtumus¹³. Jei teisingai, tai pateikia tiesioginį paaiškinimą dėl rizikingo atlygio siekiančio elgesio, dažnai stebimo paaugliais. Padidėjęs rizikingas elgesys paauglystėje teoriškai galėtų atspindėti sumažėjusį jautrumą galimiems neigiamiems padariniams arba padidėjusį jautrumą galimiems teigiamiems rezultatams. Manome, kad mūsų duomenys atitinka pastarąjį: tai yra, padidėję prognozės klaidų signalai (tariamai atspindintys didesnius fazinius dopamino signalus) atspindi didesnį teigiamų rezultatų poveikį¹⁴, kuri yra siūloma siekiant padidinti motyvaciją gauti teigiamus rezultatus (taigi ir didesnę riziką). Taigi dėl hiperaktyvios dopaminerginės prognozės klaidų reakcijos paaugliams gali padidėti siekis atlygio, ypač kai tai susiję su nesubrendusia kognityvinės kontrolės sistema¹.

Dabartinės išvados gali paaiškinti, kodėl ankstesni tyrimai parodė nenuoseklų amžiaus poveikį atlygio apdorojimui. Pirma, ne visuose tyrimuose paaugliai buvo lyginami tiek su vaikais, tiek su suaugusiaisiais, tai reiškia, kad negalima pastebėti netiesinių ryšių su amžiumi tikimybės. Be to, „paauglio“ apibrėžimas nebuvo nuoseklus visuose tyrimuose. Antra, svarbu pažymėti, kad čia naudojama tikimybinė mokymosi užduotis nebuvo rizikinga sprendimų priėmimo užduotis, todėl ji skiriasi nuo kitų užduočių, naudojamų atlygio ir rizikos prisiėmimo literatūroje. Trečia, mūsų rezultatai rodo, kad norint tinkamai suprasti atlygio apdorojimo raidos pokyčius, reikia naudoti modeliu pagrįstus metodus kartu su atskirų tyrimo komponentų (stimulas, pasirinkimas ir grįžtamasis ryšys) suskaidymu.

Vis labiau suprantama, kad paauglystė yra unikalus psichologinio vystymosi laikotarpis ir kad šiuo laikotarpiu rizikingas, atlygio siekiantis elgesys gali sukelti didelį sergamumą ir mirtingumą, įskaitant atsitiktinę mirtį ir priklausomybės nuo narkotikų atsiradimą. Taigi supratimas apie paauglių sprendimų neuroninius pagrindus yra kritinis iššūkis. Šis darbas rodo, kad vienas iš paauglių atlygio siekimo veiksnių gali būti sustiprinti prognozavimo klaidų signalai, kurie suteikia naują tikslą būsimiems šio svarbaus vystymosi laikotarpio tyrimams.