Neurobiologische onderbouwing van beloningsvoorspelling en uitkomstevaluatie bij gokstoornis (2014)

• ¹Onderzoekskliniek voor gokstoornissen, Aarhus University Hospital Aarhus, Denemarken; Centrum voor Functioneel Integratieve Neurowetenschappen, Aarhus University Aarhus, Denemarken; Division on Addiction, Cambridge Health Alliance Cambridge, MA, VS; Afdeling Psychiatrie, Harvard Medical School, Harvard University Cambridge, MA, VS.

Gokstoornis wordt gekenmerkt door aanhoudend en terugkerend onaangepast gokgedrag, dat leidt tot klinisch significante beperkingen of leed. De aandoening is geassocieerd met disfuncties in het dopaminesysteem. De dopaminesysteemcodes belonen anticipatie en uitkomstevaluatie. Beloningsanticipatie verwijst naar dopaminerge activering voorafgaand aan beloning, terwijl uitkomstevaluatie verwijst naar dopaminerge activering na beloning. Dit artikel bespreekt bewijs van dopaminerge disfuncties bij het anticiperen op beloningen en de evaluatie van resultaten bij gokstoornissen vanuit twee gezichtspunten: een model van beloningsvoorspelling en beloningsvoorspellingsfout door Wolfram Schultz et al. en een model van “willen” en “leuk vinden” door Terry E. Robinson en Kent C. Berridge. Beide modellen bieden belangrijke inzichten in de studie van dopaminerge disfuncties bij verslaving, en implicaties voor de studie van dopaminerge disfuncties bij gokstoornissen worden gesuggereerd.

Beloningsvoorspelling en beloningsvoorspellingsfout

Beloningsvoorspelling verwijst naar het anticiperen op beloning, terwijl beloningsvoorspellingsfout verwijst naar de uitkomstevaluatie. Beloningsvoorspelling en beloningsvoorspellingsfout zijn geassocieerd met het leren van beloningseigenschappen van stimuli. Volgens Wolfram Schultz (2006), beloningsvoorspelling en beloningspredictiefout zijn afkomstig van Kamin's blokkeerregel (Kamin, 1969), wat suggereert dat een beloning die volledig is voorspeld niet bijdraagt ​​aan leren. Een stimulus die volledig kan worden voorspeld, bevat geen nieuwe informatie en het foutenpercentage van de beloning is daarom nul. Rescola en Wagner beschreven de zogenaamde Rescola-Wagner leerregel (Rescola en Wagner, 1972), waarin staat dat leren geleidelijk vertraagt ​​naarmate de versterker meer voorspeld wordt.

In willekeurige binaire uitkomstvoorwaarden, bijvoorbeeld beloning versus geen beloning, de verwachte waarde (EV) is de gemiddelde waarde die kan worden verwacht van een bepaalde stimulus, die een lineaire functie is van de kans op belonen. In tegenstelling tot, onzekerheid, wat kan worden gedefinieerd als de variantie (σ²) van een kansverdeling (Schultz et al., 2008), is de gemiddelde gekwadrateerde afwijking van de EV, wat een omgekeerde U-vormige functie is. Midbrain en striatale dopamine-codering van EV en onzekerheid volgen lineaire en kwadratische functies van beloningsvoorspelling vergelijkbaar met hun wiskundige uitdrukkingen (Fiorillo et al., 2003; Preuschoff et al., 2006; Schultz, 2006). Het dopamine-systeem codeert ook afwijkingen in de uitkomst van de beloningsvoorspelling, dat wil zeggen, beloning voorspellingsfout: "... dopamine-neuronen zenden een positief signaal (activering) uit wanneer een appetitief evenement beter is dan voorspeld, geen signaal (geen verandering in activiteit) wanneer een appetijt gebeurtenis treedt op zoals voorspeld, en een negatief signaal (verminderde activiteit) wanneer een positieve gebeurtenis slechter is dan voorspeld ... [en] dopamine-neuronen tonen bidirectionele codering van beloningsvoorspellingsfouten, volgens de vergelijking Dopamine-respons = beloning opgetreden-voorspelde beloning "(Schultz, 2006, pp. 99-100).

Fiorillo et al. (2003) onderzocht dopamine-activering in beloningsvoorspelling en beloningsvoorspellingsfout in relatie tot EV en onzekerheid (dwz variantie in uitkomst). In de studie werden twee apen blootgesteld aan stimuli met verschillende beloningskansen (P = 0, P = 0.25, P = 0.5, P = 0.75 en P = 1.0). De snelheid van anticiperend likken en de activering van dopamine-neuronen in de ventrale middenhersenen (gebied A8, A9 en A10) werden geregistreerd. Dopaminerge codering van beloningsvoorspelling werd gemeten als een fasische signaal onmiddellijk na stimuluspresentatie, terwijl codering van beloningsvoorspellingsfout werd gemeten als een fasisch signaal onmiddellijk na de uitkomst van de stimulus (beloning of geen beloning). Dopaminerge codering van onzekerheid werd gemeten als een volgehouden signaal van stimuluspresentatie naar uitkomst.

De auteurs rapporteerden drie belangrijke resultaten. Ten eerste waren de beloningskansen van stimuli gecorreleerd met de anticiperende liksnelheid en de anticiperende fasische dopamine-respons. Dit suggereert dat de beloningskans de dopaminerge activering en de gedragsreactie versterkte. Ten tweede volgde de aanhoudende dopamine-respons op onzekerheid de variantie-eigenschappen, dwz het was het grootst in de richting van stimuli met een beloningskans van 50% (P = 0.5), kleiner in de richting van stimuli met P = 0.75 en P = 0.25, en het kleinst in de richting van stimuli met P = 1.0 en P = 0.0. Ten derde hadden beloonde stimuli met lagere kans op beloning een grotere fasische dopamine-respons na de beloning, wat duidt op een groter positief voorspellingsfoutsignaal; beloonde stimuli met een hogere beloningskans hadden een kleinere fasische dopamine-respons na de beloning, wat duidt op een kleiner beloningsvoorspellingsfoutsignaal.

Neurobiologische studies over gokken bij mensen ondersteunen het bewijs van beloningsvoorspelling en beloningsvoorspellingsfout. Abler et al. (2006) gebruikte functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) om beloningsvoorspelling en beloningsvoorspellingsfout te onderzoeken in een incentivetaak waarbij deelnemers vijf cijfers kregen geassocieerd met verschillende beloningskansen (P = 0.0, P = 0.25, P = 0.50, P = 0.75, en P = 1.0). De resultaten toonden een aanzienlijke anticiperende bloedzuurstofniveau-afhankelijke (BOLD) activering in de NAcc, die evenredig was met de kans op belonen. Verder was er een significante interactie tussen uitkomst en actieve activering in de NAcc, waar de BOLD-activering hoger was wanneer stimuli met lage waarschijnlijkheid werden beloond, en lager wanneer kansrijke stimuli werden beloond.

Preuschoff et al. (2006) gebruikte een gissingtaak om de relatie tussen risico en onzekerheid in relatie tot de verwachte beloning te onderzoeken. De taak bestond uit 10-kaarten variërend van 1 tot 10, waarbij twee kaarten achter elkaar werden getrokken. Vóór het tekenen van de tweede kaart moesten de deelnemers raden of de eerste kaart hoger of lager zou zijn dan de tweede kaart. De resultaten toonden aan dat de kans op beloning lineair was geassocieerd met directe BOLD-activering: hogere kans op beloning was geassocieerd met een hoger onmiddellijk anticiperend BOLD-signaal, en een lagere kans op belonen was geassocieerd met een lager onmiddellijk anticiperend BOLD-signaal. Daarentegen vertoonde de onzekerheid een omgekeerde U-vormige relatie met late BOLD-activering: de hoogste anticiperende VETSTE signalen werden gezien rond maximale onzekerheid (P = 0.5) en de laagste anticiperende VETSTE signalen werden gezien rond maximale zekerheid (P = 1.0 en P = 0.0).

Neurobiologische studies ondersteunen de notie van dopaminerge dysfuncties van anticipatie op beloning bij kansspelen. van Holst et al. (2012) vergeleken patiënten met 15-gokstoornissen met 16-gezonde controles in een fMRI-onderzoek waarin beloningsverwachtingen werden onderzocht in een kaartrackingtaak. Patiënten die lijden aan kansspelen vertoonden een aanzienlijke toename van de BOLD-activering in het bilaterale ventrale striatum en in de linker orbitofrontale cortex in de richting van aan gain gerelateerde EV. Dit suggereert een verhoogde BOLD-activering in de richting van beloningsverwachtingen. Er zijn geen verschillen in BOLD-activering gevonden in de uitkomstevaluatie. Linnet et al. (2012) vergeleken patiënten met 18-gokstoornissen en 16-gezonde controles in een positron emissie tomografie (PET) onderzoek met de Iowa Gambling Task (IGT). Dopamine-afgifte in het striatum van patiënten met kans op gokstoornissen vertoonde een significante omgekeerde U-curve met de kans op gunstige IGT-prestaties. Gokverslaafden met maximale onzekerheid over de uitkomst (P = 0.5) had een grotere afgifte van dopamine dan personen met IGT-prestaties die dichter bij bepaalde winsten lagen (P = 1.0) of bepaalde verliezen (P = 0.0). Dit is consistent met het begrip dopaminerge codering van onzekerheid. Er werd geen interactie gevonden tussen dopamine-afgifte en onzekerheid bij gezonde controlepersonen, wat een sterkere versterking van het gokgedrag bij spelers met kans op gokstoornissen kan suggereren. Daarom kan dopaminerge anticipatie op beloning en onzekerheid bij een gokziekte een disfunctionele beloning anticiperen, wat het gokgedrag ondanks verliezen versterkt.

In de evaluatie van de resultaten suggereert het bewijs een afgestompte dopamine-respons bij patiënten met kansspelen. Reuter et al. (2005) vergeleek 12-patiënten met kans op gokstoornissen met 12-gezonde controles in een kaartgissingstaak. Patiënten die lijden aan kansspelen vertoonden een significant lagere BOLD-reactie in het ventrale striatum ten opzichte van winnen in vergelijking met gezonde controles. Bovendien vertoonden gokverslaafden een significante negatieve correlatie tussen de BOLD-activering en de ernst van goksymptomen, wat wijst op een afgestompt resultaatevaluatie bij gokproblemen.

Een van de beperkingen van het voorspellingsmodel voor beloningsvoorspelling en beloning is dat het geen theorie is van verslaving of gokstoornis, per se. Met andere woorden, hoewel de verhoogde dopaminerge activering in de richting van onzekerheid een centraal mechanisme kan zijn bij het versterken van gokgedrag, verklaart dit niet waarom sommige mensen verslaafd raken aan gokken, terwijl anderen dat niet doen. In contrast suggereert het stimulans-sensitisatie model dat verslavend gedrag wordt geassocieerd met een combinatie van dopaminerge versterking en veranderingen in het dopamine-systeem (sensibilisatie) na herhaalde blootstelling aan geneesmiddelen.

Incentive-sensibilisatiemodel van "willen" en "sympathie"

Terry E. Robinson en Kent C. Berridge (Robinson en Berridge, 1993, 2000, 2003, 2008; Berridge en Aldridge, 2008; Berridge et al., 2009) hebben voorgesteld incentive-sensibilisatie model, dat plezier ("liking") onderscheidt van incentive salience ("wanting") in verslaving. "Willen" wordt geassocieerd met het anticiperen op beloning, terwijl "liking" wordt geassocieerd met uitkomstevaluatie.

Het incentive-sensitisatie model richt zich op het dopamine-systeem als een kern neurobiologische basis van verslaving. Het ventrale striatum en zijn hoofdcomponent de NAcc zijn geassocieerd met verslaving. Veranderingen in het dopamine-systeem die samenhangen met blootstelling aan het geneesmiddel, maken de hersenscircuits overgevoelig of "gevoelig" voor geneesmiddelen of geneesmiddelen. Sensibilisatie door herhaalde blootstelling van het geneesmiddel kan ook optreden op het niveau van psychomotorische of locomotorische activiteit. Sensibilisatie is gekoppeld aan verhoogde incentive salience, het cognitieve proces dat samenhangt met het zoeken naar en het nemen van drugs. Incentive salience ("willen") verwijst naar een motivationele staat, die bewust of onbewust, doelgericht of niet-doelgericht en aangenaam of niet-aangenaam kan zijn:

"De aanhalingstekens rond de term" willen "dienen als waarschuwing om te erkennen dat incentive salience iets anders betekent dan het gewone gemeenschappelijke taalgevoel van het woord willen. Om te beginnen hoeft 'willen' in de zin van incentive-saaiheid geen bewust doel of declaratief doelwit te hebben. Incentive salience is te scheiden van overtuigingen en declaratieve doelen die cognitieve aspecten van "willen" vormen "(Berridge en Aldridge, 2008, pp. 8-9).

Incentieve saillantie ("willen") neemt toe na herhaalde blootstelling aan drugs en drugsaanvallen, terwijl genot ("liking") hetzelfde blijft of afneemt in de loop van de tijd. Het stimuleringssensibiliseringsmodel van 'willen' en 'liken' biedt een verklaring voor de schijnbare paradox dat mensen met een drugsverslaving een verhoogd verlangen naar drugs hebben, hoewel ze er minder plezier in hebben om ze te nemen. Incentive "hotspots" zijn geïdentificeerd in de NAcc: activering in de mediale NAcc-schaal is duidelijk geassocieerd met "liking", terwijl activering door de NAcc (met name rond de ventrale pallidum) geassocieerd is met "willen" (Berridge et al., 2009).

Incentive sensitisatie definieert de relatie tussen incentive salience en sensitisatie. Aanmoedigingszaligheid moet gepaard gaan met sensibilisatie om verslavingsgedrag te verklaren: een toename van de dopaminebinding bepaalt niet de sensibilisering van de prikkel, maar een toename van de dopaminebinding in relatie tot bepaalde medicijnstoornissen; locomotorische activiteit duidt niet op stimulanssensibilisatie, maar rondrennen om drugs te krijgen doet dat wel; psychomotorische preoccupatie duidt niet op stimulanssensibilisatie, maar een obsessie met het nemen van drugs wel. Daarom is een eenvoudige versterking van het gedrag onvoldoende om verslavend gedrag te verklaren.

"Het centrale idee is dat verslavende medicijnen blijvend NAcc-gerelateerde hersenstelsels veranderen die een elementaire motivatie-motivatiefunctie bemiddelen, het toekennen van incentive salience. Dientengevolge kunnen deze neurale circuits blijvend overgevoelig (of "gevoelig") worden voor specifieke medicijneffecten en geneesmiddelgerelateerde stimuli (via activering door SS-associaties). De door drugs geïnduceerde verandering van de hersenen wordt neurale sensitisatie genoemd. We stelden voor dat dit psychologisch leidt tot buitensporige toewijzing van incentive salience aan drugsgerelateerde representaties, waardoor pathologisch "willen" drugs gebruikt "(Robinson en Berridge, 2003, p. 36).

Berridge en Aldridge (2008) een voorbeeld geven van de stimulans-sensibiliseringsbenadering van onderzoek naar verslaving. Bij deze aanpak worden dieren onder twee omstandigheden getraind: ten eerste zijn de dieren geconditioneerd om te werken (druk op een hendel) voor beloningen (bijv. Voedselpellets) en moeten ze blijven werken om beloningen te verdienen. In een afzonderlijke trainingssessie ontvangen de dieren beloningen zonder daarvoor te hoeven werken, waarbij elke beloning gekoppeld is aan een auditieve toonkeu voor 10-30 s, de geconditioneerde stimulus (CS +). Na de training worden de dieren getest in een uitstervingsparadigma waarbij 'willen' wordt gemeten als het aantal hendels dat het dier wil uitvoeren zonder een beloning te ontvangen. Omdat de dieren geen beloningen ontvangen, wordt het 'willen' niet verward door het gebruik van beloning. De sleutel van het paradigma is om gedragsveranderingen te testen wanneer de geconditioneerde auditieve stimulus geïntroduceerd wordt tijdens verschillende door drugs geïnduceerde toestanden. In een reeks onderzoeken, Wyvell en Berridge (2000, 2001) toonde aan dat ratten die waren geïnjecteerd met amfetamine-micro-injecties in de NAcc-schaal significant meer hendels hadden geperst toen de geconditioneerde auditieve stimulus werd geïntroduceerd vergeleken met ratten geïnjecteerd met zoutoplossing micro-injecties. In een gerelateerd experiment, Wyvell en Berridge (2000, 2001) ontdekte dat de maten van liking (gezichtsreactie op het ontvangen van een suikerbeloning) niet verschilden of de dieren zoutoplossing of amfetamine-micro-injecties ontvingen. Deze bevindingen suggereren dat amfetamine geassocieerd is met een verhoogde cue-triggered "willen", maar niet met meer plezier ("liken") van het ontvangen van de beloning.

De suggesties van het incentivesensibiliseringsmodel van toegenomen "willen" en afgenomen "liking" in verslaving zijn consistent met de bevindingen uit de literatuur over gokstoornissen van verhoogde dopamine-activering tot verwachte beloning (Fiorillo et al., 2003; Abler et al., 2006; Preuschoff et al., 2006; Linnet et al., 2011, 2012) en botte de dopamine-activering af naar de uitkomst van de beloning (Reuter et al., 2005). Deze bevindingen suggereren dat dopaminerge dysfuncties naar toe leiden verwacht beloningen, in plaats van daadwerkelijke beloningen, versterken het gokgedrag bij patiënten met kansspelen. De sensibilisering van het dopaminesysteem in de richting van verwachte beloningen in plaats van gemaakte beloningen kan verklaren waarom gokverslaafden ondanks verlies blijven gokken en een centrale rol kunnen spelen in de vorming van onjuiste percepties over de kans op winnen van gokken (Benhsain et al., 2004).

Een van de beperkingen van het incentive-sensitisatie-model is dat mensen met een verstoorde substantie-afhankelijkheid een lagere dopamine-afgifte hebben en een lagere dopamine-receptorbeschikbaarheid ondanks een verhoogde incentive-sensitisatie:

"Er moet echter worden erkend dat de huidige literatuur tegenstrijdige resultaten bevat over veranderingen in de dopamine van hersenen in verslaafden. Er is bijvoorbeeld gemeld dat gedetoxificeerde cocaïneverslaafden in feite een afname vertonen van de opgewekte dopamine-afgifte in plaats van de hierboven beschreven gesensibiliseerde toename ... Een andere bevinding bij mensen die inconsistent lijkt te zijn met sensibilisatie is dat van cocaïneverslaafden wordt gezegd dat ze lage niveaus van striatale dopamine D2-receptoren hebben, zelfs na lange onthouding .... Dit suggereert eerder een hypodopaminerge toestand dan een gesensibiliseerde toestand "(Robinson en Berridge, 2008, p. 3140).

Hoewel lagere bindingspotentialen worden gemeld bij stoornissen in het gebruik van geneesmiddelen, zijn er geen aanwijzingen voor verminderde bindingspotentialen in de literatuur over kansspelen (Linnet, 2013). Daarom kan gokstoornis dienen als een "model" -stoornis voor het incentive-sensibilisatiemodel, omdat gokken niet wordt vertroebeld door de inname van exogene stoffen.

Implicaties van anticipatie op beloning en evaluatie van resultaten bij gokproblemen

De modellen van Schultz et al. en Robinson en Berridge geven belangrijke inzichten in de studie over kansspelen. Het beloningsvoorspelling- en beloningsvoorspellingsfoutenmodel door Schultz et al. biedt een verklaring voor de gedragsversterking van beloningsverwachtingen bij verslaving, terwijl het incentive-sensitisatie model door Robinson en Berridge de mechanismen van "willen" en "liking" bij verslaving verklaart. Tegelijkertijd kan gokstoornis dienen als een "model" -stoornis bij het aanpakken van bepaalde aspecten van de twee modellen.

Ten eerste worden de lagere niveaus van bindingspotentialen die worden gemeld bij stoornissen in het gebruik van geneesmiddelen niet gezien in de gokstoornis (Linnet et al., 2010, 2011,b, 2012; Clark et al., 2012; Boileau et al., 2013). Dit zou kunnen suggereren dat stimuleringssensibilisatie onafhankelijk van baseline-dopaminebinding kan optreden ter ondersteuning van het stimulans-sensibilisatiemodel.

Ten tweede, terwijl de studies van Fiorillo et al. (2003) en Preuschoff et al. (2006) ondersteuning van het begrip van aanhoudende anticiperende dopamine-activering in de richting van onzekerheid, meer onderzoek is nodig om te bepalen of dit mechanisme al dan niet in verband wordt gebracht met dopaminerge dysfuncties bij kansspelen.

Ten derde suggereert de literatuur over gokstoornissen verhoogde hersenactivatie in de richting van anticipatie op beloning en botte activering richting uitkomstevaluatie. Dit komt overeen met de suggestie van het stimulans-sensibilisatiemodel van toegenomen "willen", maar een afgenomen "liking" in verslaving en het idee van aanhoudende anticiperende dopamine-activering in beloningsvoorspelling. Dopaminerge disfunctie bij anticipatie op beloning kan een veel gebruikt verslavingsmechanisme vormen, omdat het optreedt als er geen beloning is. Daarom kan beloning anticipatie een vergelijkbare (dys) functie hebben, ongeacht of de beloning eten, drugs of gokken is. Verdere studies moeten betrekking hebben op anticipatie van de beloning en evaluatie van de resultaten bij gokstoornissen.

Belangenconflict verklaring

De auteur verklaart dat het onderzoek is uitgevoerd in afwezigheid van commerciële of financiële relaties die kunnen worden opgevat als een potentieel belangenconflict.

Dankwoord

Referenties