Resposta estriatal humana aos estímulos salientes não recompensantes (2003)

Sumário

Embora uma função proposta do estriado e de seus principais insumos de dopamina esteja relacionada à codificação de recompensas e estímulos relacionados à recompensa, uma visão alternativa sugere um papel mais geral do estriado no processamento de eventos salientes, independentemente de seu valor de recompensa. Aqui definimos a saliência como um evento que é inesperado e elicia uma mudança comportamental-atencional (isto é, despertando). No presente estudo, respostas estriatais humanas a estímulos salientes não recompensadores foram investigadas. Utilizando ressonância magnética funcional (fMRI), o sinal dependente do nível de oxigenação do sangue foi medido em resposta a distrações visuais cintilantes apresentadas no fundo de uma tarefa em curso. A saliência do distrator foi manipulada alterando a freqüência da ocorrência do distrator. Distractores raramente apresentados foram considerados mais relevantes do que os distractores frequentemente apresentados. Nós também investigamos se a relevância comportamental dos distratores era um componente necessário da saliência para obter respostas estriatais. No primeiro experimento (indivíduos 19), os distratores foram tornados relevantes em termos comportamentais, definindo um subconjunto deles como alvos que requerem um pressionamento de botão. No segundo experimento (indivíduos 17), os distratores não eram comportamentalmente relevantes (ou seja, não requeriam qualquer resposta). Os resultados da fMRI revelaram ativação aumentada no nucleus accumbens após infrequente (alta saliência) em relação à apresentação freqüente (baixa saliência) de distratores em ambos os experimentos. A atividade do caudado aumentou apenas quando os distratores eram comportamentalmente relevantes. Estes resultados demonstram um papel do estriado na codificação de eventos salientes não recompensadores. Além disso, sugere-se uma subdivisão funcional do estriado de acordo com a relevância comportamental dos estímulos.

Introdução

O estriado foi implicado em várias funções, tanto motoras quanto cognitivas, mas a natureza exata de suas funções permanece essencialmente desconhecida. Décadas de pesquisas com animais sugerem que tanto o corpo estriado quanto seu input dopaminérgico fásico desempenham um papel importante na codificação de recompensas e estímulos associados à recompensa (para revisão, ver Schultz, 1998; Schultz et al., 2000). Estudos recentes de neuroimagem em humanos sustentam essas afirmações (Delgado et al., 2000; Knutson et al. 2000, 2001a,2001b; Berns et al., 2001, Breiter et al., 2001; Pagnoni et al., 2002; Elliott et al., 2003). Uma visão alternativa afirma que ao invés de processar especificamente os estímulos relacionados à recompensa, a atividade dentro do estriado (incluindo seus principais dados dopaminérgicos) codifica todos os eventos salientes, incluindo e estendendo-se além das recompensas. Saliência aqui refere-se a quaisquer estímulos inesperados ou mudanças ambientais que são ou despertam ou que provocam uma mudança comportamental-atencional (Redgrave e outros, 1999; Horvitz, 2000). A evidência para essa visão vem de estudos mostrando que dorsal (Rolls et al., 1983; Caan e outros, 1984; Hikosaka et al., 1989; Ravel et al., 1999; Shimo e Hikosaka, 2001) e ventral (Williams et al., 1993; Setlow et al., 2003) os neurônios estriados respondem a esses estímulos salientes, incluindo os eventos despertadores, aversivos, novos e comportamentalmente relevantes, especialmente quando inesperados. Além disso, a apresentação de estímulos salientes não recompensadores em várias modalidades aumenta os níveis de dopamina no corpo estriado e aumenta a queima de neurônios dopaminérgicos mesencéfalos (para revisão, ver Horvitz, 2000). Estas descobertas ligam o corpo estriado ao processamento de eventos salientes porque quase todas as células estriatais são inervadas por projeções dopaminérgicas mesencéfalo (Groves e outros, 1995). Fora de um contexto gratificante, o processamento estriado de eventos salientes é praticamente inexplorado em humanos. Alguns estudos de neuroimagem em humanos revelaram aumento da atividade do estriado em resposta a ambas as punições (Knutson et al., 2000, 2003) e estímulos aversivos (Becerra et al., 2001); no entanto, nem toda investigação de punição em humanos encontrou aumento da atividade estriatal (Delgado et al., 2000). Tais resultados conflitantes sugerem que tanto o contexto comportamental quanto a magnitude do estímulo desempenham um papel importante na modulação da função estriatal. Até onde sabemos, o papel do estriado no processamento de estímulos salientes neutros não foi investigado especificamente em humanos.

Usando ressonância magnética funcional (fMRI), procuramos investigar como a atividade do corpo estriado humano (caudado, putâmen e nucleus accumbens) foi modulada por eventos salientes neutros. Nos experimentos atuais, distratores visuais oscilantes foram apresentados fora do foco de atenção dos sujeitos. A saliência do distrator foi manipulada alterando a frequência de ocorrência do distrator. Os eventos menos frequentes são mais salientes porque sua ocorrência é inerentemente menos previsível do que os frequentes. Realizamos dois experimentos para determinar se os estímulos tinham que ser relevantes do ponto de vista comportamental, em vez de apenas despertar inatamente para provocar a ativação do estriado. No primeiro experimento, os distratores eram comportamentalmente relevantes porque potencialmente exigiam uma resposta, enquanto no segundo experimento, os distratores eram irrelevantes em termos de comportamento por nunca exigirem uma resposta. Nossa hipótese é que um sinal de fMRI maior seria medido no estriado para os distratores infrequentes (alta saliência) em relação aos freqüentes (baixa saliência) e que a atividade estriatal seria modulada pela relevância comportamental.

Materiais e Métodos

Assuntos. Trinta e seis adultos saudáveis, destros (fêmeas 19, machos 17), idades 19-44, foram incluídos no estudo, 19 na experiência 1 e 17 na experiência 2. Dada a similaridade dos dois experimentos, duas amostras separadas de indivíduos foram recrutadas para os experimentos para evitar confusões teste-reteste. Os indivíduos de ambos os grupos foram amostrados da mesma população (recrutados da comunidade da Universidade de Emory, demograficamente semelhantes entre os grupos, sem diferenças significativas nas idades entre os grupos). Os indivíduos não tinham histórico de distúrbios neurológicos ou psiquiátricos e deram consentimento informado para um protocolo aprovado pelo Comitê de Revisão Institucional da Emory University.

Tarefas experimentais. Todas as apresentações de estímulos e gravações dos tempos de reação foram realizadas com o software Presentation (Neurobehavioral Systems, Inc., San Francisco, CA).

O experimento 1 é diagramado em Figura 1 A. Enquanto no scanner, os indivíduos visualizaram uma das quatro formas azuis (quadrado, retângulo, círculo ou triângulo) apresentadas em ordem aleatória no centro de uma tela preta para 750 mseg em um Interstimulus interval (ISI) 2000 ms. Os participantes foram informados de que veriam formas azuis, uma de cada vez, no centro de uma tela. Eles foram instruídos a pressionar o botão 1 usando o dedo indicador direito toda vez que um triângulo (estímulo alvo) aparecesse. As outras formas foram designadas como não-alvo. Em um subconjunto dos não-objetivos, um distrator saliente na forma de um círculo ou triângulo menor, branco, cintilante (28 Hz) apareceu em segundo plano (em um dos quatro locais dos cantos da tela aleatoriamente). Os sujeitos foram informados que uma forma branca intermitente apareceria ocasionalmente no fundo da tarefa em andamento e foram instruídos a pressionar o botão 2 usando o dedo médio direito apenas quando o distrator era um triângulo (distrator de resposta). Eles não foram obrigados a reagir aos distratores do círculo (distratores de não resposta). Ambos os tipos de distractores (resposta e não resposta) eram comportamentalmente relevantes, na medida em que requeriam potencialmente uma resposta. Como tal, os distratores provocaram uma mudança momentânea de atenção e comportamento. Uma única sessão experimental consistiu em quatro execuções com duração de 240 seg cada, com apresentações de estímulos 116. Em cada execução, o estímulo alvo do triângulo central apareceu vezes 29.

 

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Figura 1. Painel do 

Esquema de tarefas. Cada estímulo apareceu para 750 ms (ISI, 2000 ms). As setas unilaterais indicam um botão 1 press; a seta dupla indica um botão 2 pressione. A, Trecho do experimento 1, distratores relevantes para o comportamento, corrida frequente. Os distratores brancos aparecem como círculos ou triângulos piscando no fundo da tarefa em andamento. Os indivíduos foram instruídos a pressionar o botão 1 quando um triângulo central azul (mostrado aqui em cinza) apareceu e o botão 2 quando o distrator branco no fundo era um triângulo. B, Trecho do experimento 2, distratores comportamentalmente irrelevantes, corrida frequente. Os distratores brancos apareceram como círculos cintilando no fundo da tarefa em andamento. Os indivíduos foram instruídos a pressionar o botão 1 quando um triângulo central azul (mostrado aqui em cinza) apareceu. Nenhuma resposta foi feita para os distratores. Em ambos os experimentos, os distratores apareceram aleatoriamente no tempo e no espaço. Quaisquer padrões detectados na figura são puramente coincidentes. As execuções infrequentes de ambos os experimentos (dados não mostrados) foram as mesmas, exceto que os distratores ocorreram com menos frequência.

A saliência do estímulo distrator foi manipulada, alterando sua frequência de ocorrência; quanto maior a frequência, maior a probabilidade de que um determinado teste contivesse um distrator, portanto, uma maior frequência estava associada a uma maior previsibilidade em média e menos saliência. Em uma corrida, um estímulo distrator apareceu vezes 25 (freqüente), com estímulos 1-4 (média, 2.9) entre estímulos distrator consecutivos. Durante as outras três corridas, um estímulo distrator só ocorreu 4 vezes (infrequente), com 24-32 (média, 28.5) estímulos entre estímulos consecutivos distrator. Por ter três execuções infreqüentes, havia estímulos distratoros infreqüentes suficientes para realizar uma análise estatística de potência adequada. Em todas as execuções, os estímulos do distrator ocorreram irregularmente no tempo e nunca ao mesmo tempo que um alvo do triângulo central. Os sujeitos não foram instruídos a fixar e estavam livres para mover os olhos. A ordem de execução foi contrabalançada nos assuntos.

O experimento 2 é diagramado em Figura 1 B. Um grupo separado de sujeitos realizou a mesma tarefa descrita acima, exceto pelas seguintes diferenças: os distratores eram todos círculos e comportamentalmente irrelevantes, pois nunca precisavam de uma resposta. Os participantes foram informados de que veriam formas azuis, uma de cada vez, no centro de uma tela e foram instruídas a pressionar o botão 1 usando o dedo indicador direito sempre que um triângulo aparecesse. No experimento 2, os distratores não foram mencionados aos sujeitos quando as instruções foram dadas. Mais uma vez, a saliência dos distratores foi manipulada mudando sua frequência de ocorrência. Embora não sejam relevantes em termos comportamentais, os distratores pouco frequentes foram considerados salientes em virtude de suas propriedades inatas de excitação (isto é, contraste de cores e cintilação).

imagem fMRI. A digitalização foi realizada em um scanner 1.5 Tesla Philips Intera (Eindhoven, Holanda). Para cada sujeito, uma imagem estrutural ponderada por T1 foi adquirida para referência anatômica, seguida por quatro execuções funcionais de cérebro inteiro de varreduras 120 para medir o efeito dependente de nível de oxigenação no sangue ponderado por T2 * (BOLD) imagens planares; tempo de repetição, 2000 msec; tempo de eco, 40 mseg; ângulo de viragem, 90; 64 × matriz 64; campo de visão, 240 mm; 24 5 mm cortes axiais adquiridos paralelamente à linha comissural anteroposterior). O movimento da cabeça foi minimizado com preenchimento.

análise de fMRI. Os dados foram analisados ​​por meio de mapeamento estatístico paramétrico (SPM99) (Friston e outros, 1995b) Para cada sujeito, as primeiras 12 varreduras em cada execução foram excluídas da análise para descontar artefatos relacionados à fase transitória de magnetização. A correção de tempo de corte foi usada para ajustar as diferenças de tempo resultantes da aquisição de imagens multislice. A correção de movimento para a primeira varredura funcional foi realizada em indivíduos usando uma transformação de corpo rígido de seis parâmetros. A imagem anatômica de cada indivíduo foi co-registrada com a média de suas imagens funcionais usando uma transformação de corpo rígido e, em seguida, espacialmente normalizada para o modelo do Montreal Neurological Institute (MNI) em conformidade com o sistema de orientação Talairach (Talairach e Tournoux, 1988) através da aplicação de uma transformação afim de parâmetros 12 seguida de deformação não linear usando funções de base (Ashburner e Friston, 1999). Os parâmetros de transformação calculados foram aplicados a todas as imagens funcionais, interpolando para um tamanho final de voxel de 4 × 4 × 4mm ³. Posteriormente, as imagens foram suavizadas espacialmente com um núcleo Gaussiano isotrópico de 8 mm e filtradas temporariamente com uma função de suavização da resposta hemodinâmica sintética para atenuar os componentes de alta frequência do sinal resultante do ruído.

Uma análise estatística de eventos aleatórios foi realizada com SPM99 (Friston et al., 1995a, 1999) em um procedimento de dois níveis para cada experimento. Para o experimento 1, no primeiro nível, um modelo linear geral separado foi especificado para cada sujeito. As respostas BOLD a quatro tipos de eventos (não-objetivos, alvos, distratores de resposta e distratores sem resposta) foram modeladas com uma função de base consistindo de uma função de resposta hemodinâmica sintética (consistindo de duas funções gama deslocadas 2 s) e sua primeira ordem derivada temporal. Uma imagem de contraste foi calculada para cada sujeito correspondendo ao efeito principal da frequência do distrator: distratores infreqüentes maiores que distratores freqüentes (independentemente do tipo). As imagens de contraste individuais foram então inseridas em uma análise de segundo nível usando uma amostra única t teste. O mapa estatístico de resumo resultante foi limi- p <0.05 (não corrigido para comparações múltiplas) e, em seguida, uma correção de pequeno volume (SVC) foi aplicada a seis regiões esféricas de interesse (ROIs) com raio de 6 mm. Por causa do a priori Na hipótese do estriado, os ROIs foram centrados nos seguintes locais (coordenadas MNI): núcleo direito accumbens, 12, 8, -8; núcleo esquerdo accumbens, -12, 8, -8; caudado à direita, 12, 8, 12; caudado à esquerda, -12, 8, 12; putamen certo, 24, 4, 4; e esquerda putamen, -24, 4, 4 (FIG. 2). As coordenadas correspondentes a cada ROI baseiam-se nas especificadas pela base de dados do Talairach Daemon (Lancaster et al., 2000), conforme implementado no software AFNI (Cox, 1996), que também foi usado para converter as coordenadas de Talairach para as coordenadas MNI correspondentes. Correção de pequeno volume é uma aplicação restrita da teoria de campo aleatória de Gauss para considerar comparações múltiplas quando a inferência estatística é limitada a uma a priori região de interesse especificada (Worsley et al., 1996). Para cada sujeito, as estimativas de parâmetro (isto é, tamanho do efeito expresso como porcentagem da intensidade média global das varreduras) de cada tipo de distrator (resposta e não resposta) nas duas condições (freqüente e infrequente) foram calculadas em todos os voxels dentro das ROIs especificadas que sobreviveu p_SVC <0.05 para o contraste, distratores infrequentes maiores do que distratores frequentes. Como os distratores infrequentes resultaram em maior ativação do que os distratores frequentes, realizamos um post hoc avaliação das contribuições individuais dos distratores de resposta e não resposta à condição infrequente. Isto foi testado com uma comparação pareada nas estimativas de parâmetro para a não resposta versus distratores de resposta na condição pouco frequente. A mesma análise para o experimento 1 foi conduzida para o experimento 2, exceto pelo fato de haver apenas um tipo de distrator (nonresponse) no experimento 2, três tipos de eventos, em vez de quatro, foram modelados: nontargets, targets e distractors. A avaliação das contribuições individuais de distratores de resposta e de não resposta que foi realizada no experimento 1 não se aplicou neste segundo experimento.

 

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Figura 2. Painel do 

Os locais dos seguintes ROIs bilaterais: nucleus accumbens, putamen e caudate. Os ROIs são mostrados nas seções axiais de uma ressonância magnética estrutural.

Em uma análise separada, as imagens de contraste individuais de primeiro nível das experiências 1 e 2 foram inseridas em uma análise de segundo nível usando uma amostra de duas amostras. t teste para avaliar a interação de relevância comportamental com saliência. Como os sujeitos de cada experimento foram amostrados na mesma população (ou seja, dois grupos diferentes de indivíduos da mesma população), quaisquer diferenças entre esses grupos poderiam ser atribuídas a diferenças nas tarefas (ou seja, distrator relevância comportamental). Para cada contraste de interação, (1) (distratores infrequentes - distratores frequentes) × (relevante - irrelevante) e (2) (distratores infrequentes - distratores frequentes) × (irrelevante - relevante), o mapa estatístico resumido foi limitado a p <0.05 e, em seguida, um SVC foi aplicado às mesmas seis ROIs esféricas de raio de 6 mm especificadas nas análises de uma amostra acima.

Consistentes

Em ambos os experimentos, os sujeitos fizeram uma média de menos de um erro por corrida. No experimento 1, os tempos de reação aos distratores de resposta foram significativamente maiores para os distratores apresentados com menos frequência (média ± SE = 683 ± 27 ms) do que para os distratores freqüentemente apresentados (média ± SE = 623 ± 24 ms) (p <0.001; emparelhado t teste). Os tempos de reação para os alvos do triângulo central na corrida freqüente (média ± SE = 598 ± 20 ms) e freqüências infreqüentes (média ± SE = 579 ± 19 ms) também foram significativamente diferentes no experimento 1 (p = 0.008; emparelhado t teste). No experimento 2, não houve diferença significativa nos tempos de reação para os alvos do triângulo central entre a corrida frequente (média ± SE = 468 ± 17 ms) e as ocorrências infreqüentes (média ± SE = 456 ± 14 ms) (p = 0.132; emparelhado t teste).

Os resultados da ROI da ressonância magnética funcional (RMI) para o contraste, distractores infrequentes mais frequentes do que os distractores frequentes, na experiência 1 e na experiência 2 estão resumidos em tabela 1. No experimento 1 (distratores comportamentais relevantes), das seis ROIs estriatal investigadas, ativações significativas ocorreram bilateralmente no caudado e no núcleo accumbens. As estimativas dos parâmetros dos sujeitos para cada tipo de distrator nas ROIs caudado e nucleus accumbens bilaterais (ROIs de putâmen não continham voxels significativamente ativados) revelaram que em todos os quatro grupos, o maior sinal foi medido para os distratores sem resposta infrequentes em comparação com os outros tipos de distrator, incluindo os distratores de resposta pouco frequentes (FIG. 3). Para o experimento 2, apenas a ROI do núcleo esquerdo accumbens conteve ativação significativa.

 

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Figura 3. Painel do 

No experimento 1, as estimativas de parâmetros de indivíduos únicos representando tamanhos de efeito (porcentagem da intensidade média global) foram calculadas em voxels significativamente ativados dentro das ROIs para o contraste, distratores infrequentes maiores do que distratores frequentes. ROIs com ativações significativas foram nucleus accumbens e caudado bilaterais. As estimativas de contraste são plotadas para distratores infrequentes em relação a distratores frequentes, independentemente da necessidade de resposta (A). Distratores infrequentes foram subdivididos por exigência de resposta, e as estimativas de contraste para distratores de não resposta freqüente em relação a distratores de resposta pouco frequentes são plotadas (B). Gráficos de barras representam médias e SEs em todos os assuntos. ^*p <0.05; ^**p <0.005; ^***p <0.001.

Os resultados da análise de fMRI comparando a relevância comportamental entre os dois experimentos estão resumidos em tabela 2. Para a interação (distratores infrequentes - distratores frequentes) × (relevante - irrelevante), ocorreu ativação significativa no caudado bilateralmente. Nenhum outro ROI teve ativações. A interação (distratores infrequentes - distratores frequentes) × (irrelevante - relevante) não resultou em ROIs significativamente ativados.

Discussão

Usando fMRI, o presente estudo investigou como a atividade estriatal humana foi modulada pela saliência de estímulos não recompensadores. Estímulos considerados salientes devem ser inesperados e excitantes (isto é, chamar a atenção). No presente estudo, os sujeitos realizaram uma tarefa contínua de desempenho contínuo destinada a concentrar sua atenção, mas a atividade cerebral ligada à realização dessa tarefa central não era de interesse. Os estímulos de interesse eram estímulos distratoros cintilando no fundo de alguns dos não-objetivos da tarefa central. A saliência foi manipulada em duas dimensões: frequência (mais freqüente, menos saliente) e relevância comportamental.

Uma característica importante de nossas tarefas foi a manipulação da expectativa de estímulo do distrator através da freqüência. Em cada experimento, a freqüência de ocorrência de distrator foi modulada entre corridas para alterar a expectativa do distrator e, portanto, a saliência. Quando os eventos ocorrem com mais frequência, eles se tornam mais esperados e menos salientes. Estímulos infrequentes com longos intervalos entre eventos consecutivos são inesperados e, portanto, mais salientes. Em conformidade com as definições aceitas de infrequência (McCarthy et al., 1997; Clark et al., 2000; Kirino et al., 2000), distratores infrequentes ocorreram em <10% dos ensaios. Dentro de cada experimento, as propriedades do distrator, incluindo localização, tempo exato e tipo de distrator, foram pseudo-randomizados em cada execução de modo que a única manipulação da saliência viesse da frequência relativa. No experimento 1, os tempos de reação para distratores infrequentes foram significativamente mais longos do que para distratores frequentes, demonstrando uma correlação comportamental de previsibilidade.

Além da previsibilidade, a capacidade de chamar a atenção preferencialmente contribui grandemente para a saliência do estímulo. Esse aspecto da saliência pode ser dependente do contexto comportamental (isto é, com base na relevância comportamental do estímulo) ou independente do contexto comportamental (isto é, com base em características intrínsecas do estímulo) (Downar et al., 2002). Em nossos experimentos, manipulamos o contexto comportamental. No experimento 1, os distratores eram comportamentalmente relevantes em virtude de uma resposta potencial. No experimento 2, os distratores eram comportamentalmente irrelevantes porque os distratores não eram importantes para a tarefa, e os sujeitos não precisavam responder a eles. Os indivíduos relataram, no entanto, que "notaram" os distratores. Quando os distratores do experimento 2 foram apresentados com pouca frequência, eles ainda eram considerados salientes por causa de características independentes do contexto comportamental, incluindo seu contraste de cores no fundo preto (em oposição às formas azuis menos contrastantes na tarefa em andamento) e sua natureza bruxuleante. . Além das propriedades intrínsecas dos estímulos, os distratores no experimento 1 tinham uma dimensão adicional à sua saliência, como resultado de suas potenciais consequências comportamentais. É importante ressaltar que ambos os tipos de distrator (resposta e não resposta) no experimento 1 exigiram que os sujeitos interrompessem momentaneamente a tarefa em andamento, desviassem recursos para o distrator e possivelmente respondessem a ele, embora o botão pressionasse apenas para os distratores de resposta (triângulo).

Os resultados do presente estudo revelam que a atividade no nucleus accumbens aumentou em resposta a inesperadas, despertando mudanças no ambiente visual (ou seja, o aparecimento de distrações piscando), enquanto o caudado foi recrutado apenas quando tal estímulo foi relevante para o comportamento. Esses padrões de atividade são consistentes com estudos anteriores com animais. Os neurônios caudados respondem a estímulos e estímulos visuais, mas as respostas não são vistas normalmente quando esses estímulos são independentes da tarefa (Rolls et al., 1983). Aosaki et al. (1994relataram que os neurônios no caudado não respondem ao estímulo antes do treinamento; no entanto, eles respondem à sugestão depois de saber que a sugestão sinaliza a próxima recompensa e, assim, começa a lamber. Por outro lado, o núcleo accumbens responde a despertar estímulos visuais, mesmo quando falta relevância para a tarefa (Williams et al., 1993). Não observamos modulações significativas de atividade no putâmen, o que é consistente com dados sugerindo que o putâmen está mais diretamente ligado ao controle motor (Alexander e Crutcher, 1990) em vez de saliência em si.

A partir dos nossos dados, concluímos que o corpo estriado humano (caudado e núcleo accumbens) desempenha um papel no processamento de eventos salientes, além de recompensas, mas a resposta não é homogênea em todo o estriado. Redgrave et al. (1999propuseram que a atividade no estriado fornece um sinal para mudar recursos atencionais ou comportamentais, ou ambos, para estímulos inesperados que provocam tais respostas. De acordo com essa teoria, nossos resultados sugerem que o nucleus accumbens responde quando um chaveamento atencional é eliciado, enquanto o caudado responde quando um interruptor comportamental é eliciado.

Uma interpretação alternativa pode ser que os indivíduos descobriram que responder aos distratores no experimento 1 foi mais recompensador do que não responder aos distratores no experimento 2. Nessa visão, a ativação diferencial do estriado (caudado) seria causada por uma diferença no estado de recompensa interna. No entanto, essa interpretação é improvável, dado que os distratores não responsivos pouco freqüentes, em vez dos distratores de resposta, provocaram a maior atividade estriatal dorsal e ventral. Se a hipótese de recompensa interna fosse verdadeira, então não responder teria que ser mais recompensador do que responder, um cenário que parece implausível. O maior sinal após distratores de não resposta freqüente também fornece evidência de que a atividade estriatal no experimento 1 não foi atribuível à execução motora (embora seu envolvimento na inibição motora não possa ser descartado).

A interpretação dos resultados atuais depende da saliência estar sendo manipulada através da alteração da freqüência do distrator. No entanto, deve-se notar no experimento 1 que o efeito da freqüência pode ser interpretado de forma diferente. Os sujeitos tiveram que alternar entre dois canais de estímulo-resposta, com frequência e com pouca frequência. O efeito da freqüência pode, portanto, refletir diferenças na taxa de mudança da seleção de respostas, em vez de saliência. Até onde sabemos, o corpo estriado não foi implicado na taxa de codificação das mudanças nas seleções de resposta, embora estudos futuros que manipulam a saliência do estímulo de maneiras que não alterem sua frequência de ocorrência possam resolver esse problema.

As respostas cerebrais a estímulos salientes infrequentes foram avaliadas de outras maneiras, como paradigmas excêntricos, mas a atividade do estriado não foi relatada nesses estudos (McCarthy et al., 1997; Clark et al., 2000; Kirino et al., 2000; Casey et al., 2001). Se o striatum codifica eventos inesperados que provocam uma mudança de atenção ou comportamento, como nossos resultados sugerem, então os paradigmas excêntricos podem não ser eficazes para evocar ativações do estriado. Nos paradigmas excêntricos acima mencionados, cada estímulo apareceu no foco de atenção para que nenhum interruptor fosse eliciado. Ao apresentar os estímulos no foco de atenção, os sujeitos esperavam que um estímulo aparecesse em um local previsível e tipicamente em um momento previsível. Embora tenham sido pouco frequentes em comparação com outros estímulos na tarefa, os estímulos de interesse não foram inesperados, como seriam se apresentados fora da tarefa. No presente estudo, evitamos esses confusos apresentando os distratores fora do foco de atenção, permitindo-nos modular tanto a expectativa de estímulo quanto a relevância comportamental.

Deve-se notar que o sinal medido em fMRI é uma medida indireta de mudanças no fluxo sanguíneo cerebral, que tende a ser mais correlacionada com a atividade pré-sináptica do que com o pico pós-sináptico (Logothetis et al., 2001). O sinal BOLD não pode ser associado diretamente à atividade em tipos específicos de células e não é uma medida da liberação específica de neurotransmissores. Não podemos vincular os resultados atuais a neurônios específicos no estriado [por exemplo, interneurônios tonicamente ativos (TANs) ou neurônios de projeção espinhosa médios] ou mudanças diretas na transmissão da dopamina. No entanto, como o sinal BOLD está mais correlacionado com a atividade pré-sináptica, as ativações observadas dentro do estriado provavelmente não representam taxas de pico de neurônios de projeção estriatal. Os TAN compreendem ∼2% de todas as células do estriado (Pisani et al., 2001); portanto, é improvável que os TANs sejam os únicos responsáveis ​​pelas mudanças relatadas na atividade do estriatal. Insumos dopaminérgicos, que respondem a eventos salientes (Horvitz, 2000), podem interagir com entradas corticais glutamatérgicas convergentes no corpo estriado, amplificando entradas corticais fortes (relacionadas à saliência) e amortecendo entradas corticais fracas (não relacionadas à luz) (Nicola et al., 2000; Horvitz, 2002). Essa interação poderia ser responsável pelas mudanças de sinal observadas no estriado em nossos experimentos. No presente estudo, embora a entrada de dopamina inervasse todo o corpo estriado, a ativação diferencial estriatal entre os experimentos poderia ter ocorrido como resultado do recrutamento de diferentes entradas corticais codificando a relevância comportamental. A análise atual foi restrita ao corpo estriado; no entanto, seria interessante em estudos futuros examinar quais áreas corticais também são recrutadas sob condições semelhantes de tarefa.

Em conclusão, os resultados do presente estudo ampliam o papel do estriado de processamento de recompensa para processamento de saliência. Especificamente, nossos dados sugerem que o nucleus accumbens desempenha um papel na codificação de eventos inesperados, enquanto a atividade caudada está mais ligada à relevância comportamental dos estímulos. Essa noção não é incompatível com a teoria da recompensa do estriado. Tanto as recompensas inesperadas quanto os estímulos relacionados à recompensa são importantes por serem relevantes em termos comportamentais, especialmente para um animal privado de alimentos (como frequentemente acontece nos estudos que investigam o processamento de recompensas), e os comportamentos contínuos devem ser interrompidos para se aproximar e consumir recompensas. O presente estudo fornece evidências de que a atividade no corpo estriado humano codifica mais do que recompensas ou mesmo estímulos potencialmente levando a recompensas. Em vez disso, o sistema estriado pode ter evoluído de maneira mais geral para auxiliar o processamento de qualquer estímulo saliente.

Notas de rodapé

• Recebido pode 5, 2003.
• Revisão recebida em julho 10, 2003.
• Aceito julho 16, 2003.

• Este trabalho foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Subsídios de Saúde RO1 EB002635 e K08 DA00367 para GSB

• A correspondência deve ser dirigida ao Dr. Gregory S. Berns, Departamento de Psiquiatria e Ciências Comportamentais, 1639 Pierce Drive, Woodruff Memorial Research Building Suíte 4000, Atlanta, GA 30322. O email: [email protected].

• Direitos autorais © 2003 Sociedade de Neurociência 0270-6474 / 03 / 238092-06 $ 15.00 / 0

Referências

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