O envolvimento do estriado na tomada de decisão (2016)

Idioma: Inglês | Espanhol | Francês

Julie Goulet-Kennedy, BSc

Julie Goulet-Kennedy, Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et en intégration sociale. Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec; Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Canadá;

Sara Labbe, MSc

Sara Labbe, Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et en intégration sociale. Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec; Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Canadá;

Shirley FecteauDoutorado*

Shirley Fecteau, Centre interdisciplinaire de recherche en réadaptation et en intégration sociale. Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec; Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Canadá;

Sumário

A tomada de decisão tem sido extensivamente estudada no contexto da economia e de uma perspectiva de grupo, mas ainda pouco se sabe sobre a tomada de decisão individual. Aqui nós discutimos os diferentes processos cognitivos envolvidos na tomada de decisão e seus substratos neurais associados. Os condutores putativos na tomada de decisão parecem ser o córtex pré-frontal e o estriado. Habilidades de tomada de decisão prejudicadas em várias populações clínicas têm sido associadas à atividade no córtex pré-frontal e no estriado. Destacamos a importância de fortalecer o grau de integração dos substratos cognitivos e neurais, a fim de aprofundar nossa compreensão das habilidades de tomada de decisão. Em termos de paradigmas cognitivos, há uma necessidade de melhorar o valor ecológico de tarefas experimentais que avaliam a tomada de decisão em vários contextos e com recompensas; isso ajudaria a traduzir os aprendizados de laboratório em benefícios da vida real. Em termos de substratos neurais, o uso de técnicas de neuroimagem ajuda a caracterizar as redes neurais associadas à tomada de decisão; mais recentemente, maneiras de modular a atividade cerebral, como no córtex pré-frontal e regiões conectadas (por exemplo, estriado), com a estimulação cerebral não invasiva, também lançaram luz sobre os substratos neurais e cognitivos da tomada de decisão. Juntas, essas abordagens cognitivas e neurais podem ser úteis para pacientes com habilidades de tomada de decisão prejudicadas. A motivação por trás dessa linha de trabalho é que as habilidades de tomada de decisão fundamentam aspectos importantes de bem-estar, saúde, segurança e escolhas financeiras e sociais em nossas vidas diárias.

Palavras-chave: tomada de decisão, impulsividade, jogo patológico, córtex pré-frontal, recompensa buscando, tomada de riscos, esquizofrenia, striatum, transtorno do uso de substâncias

Introdução

Nós continuamente enfrentamos decisões em nossas vidas diárias: “Que cereal matinal?” “Devo me exercitar? Sim, mas qual exercício? Futebol ou ioga? ”“ Eu deveria tirar férias? Talvez depois do prazo final da concessão. ”“ Devo beber outro copo de uísque para me acalmar? Outra xícara de café para me acordar? ”As decisões são conduzidas por fatores externos (por exemplo, o tamanho e o atraso de potenciais recompensas / perdas) e internos (por exemplo, comportamentos reflexivos controlados e automáticos reflexivos).), bem como influências genéticas (por exemplo, sistemas de dopamina pré-frontal) ou psicopatologia.

A má tomada de decisão em indivíduos pode ser devido à análise inadequada de escolhas ou a uma abordagem excessivamente arriscada (ou excessivamente cautelosa) e pode ter consequências deletérias para a saúde, segurança e bem-estar financeiro. Uma melhor compreensão das habilidades de tomada de decisão, intactas ou deficientes, é crucial. Isso pode ser demonstrado pelo exemplo do tabagismo. Considere o impacto de entender por que uma pessoa nunca fumou um cigarro, enquanto outra fumou um ou dois e depois parou, ou outra fumou por algum tempo e depois parou, e ainda outra que continua fumando e então sofre as consequências do cérebro mudanças de plasticidade que, subsequentemente, sustentam o que se desenvolve no comportamento psicológico e físico prejudicial dos transtornos por uso de substâncias. Este é apenas um exemplo, mas uma lógica semelhante pode ser aplicada ao vício comportamental (por exemplo, jogo patológico): por que uma pessoa continua correndo riscos no jogo até que seu bem-estar esteja em jogo. Outro exemplo é porque uma pessoa com depressão ou que teve um derrame cumpre as mudanças de estilo de vida recomendadas e / ou aconselhamento médico (por exemplo, exercícios, reduz o consumo de álcool, come de forma saudável, participa de atividades sociais), em comparação com outra pessoa que não obedecer, mesmo que a saúde e a vida dessa pessoa estejam em jogo. Existe, portanto, uma ampla gama de doenças nas quais são necessárias mudanças comportamentais e de estilo de vida a longo prazo, exigindo habilidades de tomada de decisão.

O objetivo deste artigo é discutir as habilidades de tomada de decisão e seus substratos neurais associados. Nós enfatizamos o papel influente do córtex pré-frontal e estriado em tais habilidades. Também revisamos os processos cognitivos e motivacionais envolvidos na tomada de decisões que são conhecidos por estarem prejudicados em várias populações clínicas, especialmente transtornos por uso de substâncias, dependência comportamental e esquizofrenia. Destacamos a necessidade de caracterizar ainda mais esses processos cognitivos e substratos neurais, a fim de promover o desenvolvimento de estratégias terapêuticas. De fato, as abordagens podem ter como alvo tanto o cérebro e comportamento, a fim de orientar os pacientes para longe de uma trajetória desadaptativa e para um estilo de vida mais saudável.

Processos de tomada de decisão e o papel do corpo estriado

A tomada de decisão tem sido estudada principalmente no contexto de economia e marketing e de uma perspectiva de grupo. O recente surgimento da neuroeconomia e neuromarketing abriu áreas de pesquisa sobre como o cérebro humano faz, por exemplo, decisões financeiras. É claro que as decisões que tomamos também têm impacto significativo em nossa saúde mental e física, e podem ser estudadas com tarefas experimentais e técnicas de neuroimagem.

Tomar decisões envolve vários processos cognitivos e motivacionais, como atenção, busca de recompensa, impulsividade e tomada de risco. Esses processos podem ser vistos como parte de dois sistemas que interagem ao tomar uma decisão: existe o sistema emocional “quente” que valoriza as recompensas imediatas e o sistema racional “frio” que valoriza recompensas imediatas e atrasadas.. A tomada de decisão pode, assim, ser definida como um processo cognitivo e emocional multicomponente servido por um circuito neural dinâmico de múltiplos níveis, recebendo e projetando sinais amodais, e regulando e reavaliando continuamente a auto-avaliação contínua e outras reações. Este circuito integra e sincroniza informações dentro de redes corticais e subcorticais, com o córtex pré-frontal e estriado como condutores putativos (por exemplo, ver refs ------).

Nesse contexto, caracterizar e promover a tomada de decisões pode fortalecer o grau de integração nos níveis cognitivo e neural, levando em conta fatores externos (por exemplo, ambiente social). Por exemplo, as estratégias que promovem a tomada de decisões positivas incluem identificar formas de reequilibrar os valores de recompensa de opções saudáveis ​​e saudáveis ​​fortalecendo o controle cognitivo e inibitório frontal para aqueles indivíduos que desejam alcançar seus objetivos para mudanças de estilo de vida (por exemplo, para se exercitar; fumar, jogar ou beber, comer de forma saudável), mas que falharam repetidamente. No entanto, o desafio é identificar a melhor maneira de orientar os comportamentos adaptativos e a plasticidade cerebral, a fim de promover as funções subjacentes à tomada de decisões em uma base individualizada que pode levar a benefícios reais.

Para orientar esses comportamentos adaptativos, a rede neural precisa ser bem descrita. Como mencionado acima, as habilidades de tomada de decisão envolvem vários processos cognitivos e motivacionais, envolvendo uma rede neural complexa. No entanto, existem alguns atores-chave, especialmente o córtex pré-frontal e o estriado. To córtex pré-frontal e o estriado são altamente interconectados e freqüentemente coativam durante processos motivacionais., Partes distintas do estriado ventral e dorsal têm sido associadas a diferentes processos de tomada de decisão em adultos saudáveis.- Além disso, as recompensas são influentes na tomada de decisões e parecem ativar particularmente o corpo estriado. Curiosamente, ter escolhas parece ser inerentemente recompensador. Estudos têm mostrado que fazer escolhas, assim como ter escolhas (por exemplo, percepção de controle), é gratificante e elicia a atividade no estriado. Por exemplo, maior atividade no estriado foi encontrada em indivíduos que obtiveram recompensas escolhendo entre várias opções do que em indivíduos que obtiveram as mesmas recompensas sem escolhas; likewise em indivíduos que receberam recompensas entregues instrumentalmente em comparação com aqueles que receberam recompensas passively.,

Quando as habilidades de tomada de decisão estão prejudicadas

A tomada de decisão pode ser afetada por comportamentos desadaptativos e / ou redes neurais mal adaptadas. Comportamentos relacionados à tomada de decisão (por exemplo, aceitar um cigarro primeiro ou outro) e funções cognitivas (por exemplo, busca de recompensa, impulsividade, autocontrole, tomada de risco, atenção) podem estar associados a sintomas (por exemplo, desejo ) de certas condições médicas (por exemplo, transtornos relacionados ao tabagismo). A tomada de decisão prejudicada foi relatada em vários distúrbios, incluindo transtornos por uso de substâncias, vícios comportamentais e esquizofrenia. (Tabela I).

TABELA I.  

Comportamentos e atividade estriatal em transtornos por uso de substâncias, dependência comportamental e esquizofrenia, quando comparados a indivíduos saudáveis. BART, Tarefa de Risco Analógico de Balão; DDT, tarefa de desconto por atraso; DS, estriado dorsal; IGT, Iowa Gambling Task; L, esquerda; ...

Transtornos por uso de substâncias

Estudos têm relatado repetidamente que os pacientes com transtornos por uso de substâncias diferem dos indivíduos saudáveis ​​nas habilidades de tomada de decisão, e essas diferenças comportamentais têm sido associadas a diferentes padrões de atividade em várias regiões cerebrais, mas especialmente no estriado ventral. Os usuários de metanfetaminas apresentam decisões de risco,, que tem sido associado com o córtex pré-frontal e estriado. Por exemplo, nos usuários de metanfetamina assumiram mais riscos na Tarefa de Risco Analógico de Balão e apresentaram maior atividade no corpo estriado ventral e atividade mais fraca no córtex pré-frontal dorsolateral direito do que controles saudáveis. Antecipação de recompensa monetária também desencadeou atividade no estriado ventral em pacientes com transtornos por uso de cocaína e em usuários pesados ​​de cannabis Pacientes com transtornos relacionados ao tabagismo também demonstram impulsividade e decisões de risco., Como mencionado acima, as recompensas parecem ser influentes na atividade estriatal, e isso também foi observado em pacientes com transtornos por uso de substâncias.- Por exemplo, a atividade estriatal em resposta à recompensa monetária diminuiu em fumantes com expectativa de fumar. Mais recentemente, Wilson e seus colegas estudaram a percepção individual de recompensa e sua ligação com o estriado em fumantes de nicotina privados. Eles observaram que os fumantes que apresentavam a atividade mais fraca no estriado ventral durante recompensas monetárias estavam menos interessados ​​em se abster de fumar para reforço monetário. Da mesma forma, pacientes com transtornos relacionados ao uso de bebidas alcoólicas apresentam decisões de risco, o que parece envolver atividade estriatal. Por exemplo, pacientes com transtornos por uso de álcool eram mais impulsivos e exibiu atividade mais fraca no estriado ventral durante a antecipação da recompensa monetária., Achados semelhantes foram observados em indivíduos saudáveis ​​quando expostos ao álcool. Gilman e colegas descobriram que a infusão de álcool provocava atividade no estriado quando bebedores sociais saudáveis ​​faziam escolhas arriscadas, em vez de escolhas mais seguras. Curiosamente, os quatro estudos relatando maior impulsividade em pacientes com transtornos por uso de substâncias do que em controles saudáveis ​​mostraram atividade reduzida no estriado ventral, ,,, enquanto os dois estudos observando nenhuma diferença na impulsividade entre os grupos indicaram aumento da atividade no estriado ventral, (Tabela I).

Vício comportamental

A tomada de decisão arriscada é considerada um fenótipo comportamental característico do jogo patológico, que envolve atividade estriatal. Tomada de decisão anormal e atividade associada no corpo estriado em pacientes com jogo patológico parecem semelhantes aos observados em pacientes com transtornos por uso de substâncias. Por exemplo, a atividade no estriado ventral durante a antecipação da recompensa foi inversamente correlacionada com o nível de impulsividade em pacientes com transtornos por uso de álcool, bem como em pacientes com jogo patológico. ,, Isso pode não surpreender, pois ambos os diagnósticos compartilham sintomas: esses pacientes continuam a se envolver em comportamentos que trazem recompensas mal-adaptativas, apesar das consequências negativas, da tolerância e da abstinência.

Esquizofrenia

Alguns dados sugerem que pacientes com esquizofrenia apresentam déficits na tomada de decisão, conforme avaliado pela Iowa Gambling Task. Eles também parecem ser mais impulsivos do que controles saudáveis ​​na tarefa Delay Discounting. e tomar decisões precipitadas na tarefa Beads., Além disso, tem sido relatado que decisões precipitadas em pacientes com esquizofrenia estão associadas à redução da atividade no estriado ventral direito durante a tomada de decisão final. Parentes de primeiro grau também exibem decisões precipitadas anormais, enquanto indivíduos com um estado mental de risco não parecem apresentar decisões anormais apressadas, mas mostram atividade reduzida no estriado ventral direito ao tomar decisões finais em comparação com indivíduos saudáveis.

Outros

Outras populações clínicas apresentam decisões de risco, incluindo aquelas com transtornos de personalidade borderline,- Acumulação compulsiva, e lesões adquiridas no córtex pré-frontal.- O envolvimento do estriado associado à tomada de decisão arriscada ainda precisa ser estudado nessas populações. Pacientes com doença de Parkinson com transtornos do controle dos impulsos também apresentam decisões de risco. Por exemplo, esses pacientes assumiram mais riscos na Tarefa de Risco de Balão Analógico, e isso foi associado com menor atividade no estriado ventral do que em pacientes com doença de Parkinson sem transtornos do controle dos impulsos.

Algumas populações mostram uma tomada de decisão anormalmente cautelosa, incluindo indivíduos com depressão grave,- transtornos de ansiedade generalizada, e indivíduos saudáveis ​​com alta ansiedade traço. Os pacientes com traumatismo cranioencefálico também parecem exibir um risco anormalmente cauteloso, como mostrado, por exemplo, na Tarefa de Risco Analógico de Balão. Mais uma vez, mais investigações são necessárias para descrever melhor as habilidades de tomada de decisão intactas e prejudicadas e seus substratos neurais associados nessas populações.

Independentemente de as habilidades de tomada de decisão pobres serem uma causa ou consequência de alguns transtornos, as maneiras de promover e reabilitar a tomada de decisão individual de acordo com o objetivo (por exemplo, parar de fumar) teriam um tremendo impacto médico, social e econômico.

Perspectivas futuras: como podemos promover habilidades de tomada de decisão?

Um objetivo final para o trabalho futuro é caracterizar, promover e, eventualmente, corrigir a trajetória de desenvolvimento da tomada de decisões em uma base individual, a fim de melhorar a saúde e o bem-estar dos pacientes. Um desafio é integrar várias disciplinas, já que a tomada de decisão está na interseção entre medicina, ciências humanas, neurociências, economia e marketing. Além disso, a fim de promover certos comportamentos (por exemplo, para rejeitar ofertas de cigarros), precisamos de maneiras de melhorar as funções cognitivas (por exemplo, reduzir a recompensa [tabaco] buscando) e / ou modular substratos neurais associados (especialmente no córtex pré-frontal e striatum). Essas mudanças podem ser traduzidas em benefícios clínicos (por exemplo, reduzir ou parar de fumar). Assim, precisamos desenvolver melhores paradigmas cognitivos e abordagens que modulem a atividade pré-frontal e estriatal em outras regiões e redes.

Abordagens para promover funções cognitivas envolvidas na tomada de decisão

Um aspecto importante é adaptar o conhecimento baseado em laboratório da tomada de decisões a situações do mundo real. De fato, os experimentos devem ir além de experimentos controlados de laboratório em situações da vida real para traduzir descobertas básicas em benefícios da vida real. Um aspecto crucial, ainda que muitas vezes negligenciado, ao medir as respostas do cérebro humano a emoções, impulsividade, desejos e assim por diante (processos envolvidos na tomada de decisões) é a validade ecológica. A tomada de decisão, como aceitar ou rejeitar uma oferta de cigarro, provavelmente opera de maneira diferente na vida real do que em ambientes de laboratório. Existem paradigmas bem estabelecidos para a tomada de decisão, que pode ser adaptado para incluir várias recompensas do mundo real. Por exemplo, Takahashi estudou impulsos de interesse próprio com o Ultimatum Game, oferecendo recompensas monetárias e de cigarros para pacientes com transtornos do uso do tabaco e indivíduos saudáveis. Os pacientes com distúrbios do uso do tabaco rejeitaram a maioria das ofertas injustas de dinheiro (como os indivíduos saudáveis), mas aceitaram ofertas injustas de cigarros. Os paradigmas também devem incluir potenciais influências do meio ambiente e da rede social (por exemplo, a pressão dos colegas para fumar). O emergente campo da realidade virtual imersiva provavelmente contribuirá para uma melhor caracterização de comportamentos e funções cognitivas em várias populações clínicas, incluindo aquelas com transtornos por uso de substâncias,, dependência comportamental, e esquizofrenia. Precisamos de paradigmas complexos que imitem situações da vida real, mas também precisamos de paradigmas que irão dissecar e isolar os vários processos envolvidos na tomada de decisões, desde os processos de atenção até a motivação, avaliação, seleção e antecipação. A caracterização de processos cognitivos na tomada de decisão é de interesse clínico. Por exemplo, os resultados do tabagismo foram previstos por pistas motivacionais, e desconto de recompensas atrasadas. Tem sido relatado que os pacientes com transtornos por uso de tabaco que exibiram maior desconto de recompensas monetárias eram menos propensos a manter a abstinência do fumo durante uma terapia cognitivo-comportamental com 28-semana.,

Abordagens para promover a atividade cerebral envolvida na tomada de decisão

Existem maneiras de modular a atividade cerebral, incluindo métodos comportamentais (por exemplo, neurofeedback) e, mais recentemente, técnicas de estimulação cerebral não invasiva. A estimulação cerebral não invasiva, como a estimulação magnética transcraniana repetitiva (EMTr) e a estimulação transcraniana por corrente direta (ETCC), pode modular as funções cognitivas humanas in vivo. A EMTr é uma técnica que permite a modulação não invasiva da atividade cerebral através da aplicação de campos magnéticos repetitivos relativamente focais. A ETCC induz mudanças de excitabilidade que são presumivelmente devidas à despolarização da membrana neuronal subliminal causada por alterações nas proteínas transmembrana e alterações relacionadas à eletrólise na concentração do íon hidrogênio. Tanto a EMTr como a ETCC podem induzir alterações nervosas inibitórias e / ou excitatórias que podem durar mais do que o período de estimulação, dependendo dos parâmetros de estimulação. Em resumo, essas técnicas de estimulação cerebral não invasiva podem modular a função de uma rede cerebral; Assim, os efeitos sobre os circuitos cerebrais são causadores dos resultados comportamentais subsequentemente observados. Essas técnicas não-invasivas de estimulação cerebral modulam as funções cognitivas envolvidas na tomada de decisão, incluindo busca de recompensa,, risco,, impulsividade,, e processamento atencional de salientes e informação emocional., Eles podem ter o potencial de promover habilidades de tomada de decisão em populações clínicas. Alguns estudos de prova de conceito modulavam os processos de tomada de decisão em pacientes, como aqueles com transtornos por uso de substâncias,- jogo patológico, e transtornos obsessivo-compulsivos. Por exemplo, Hayashi e colegas estudaram os efeitos da EMTr aplicada sobre o córtex pré-frontal dorsolateral esquerdo em pacientes com transtornos relacionados ao tabagismo. Eles descobriram o desejo reprimido de tabaco e impulsividade por recompensas monetárias, conforme medido pela Tarefa de Desconto por Atraso. Em outro estudo, os efeitos da ETCC sobre o córtex pré-frontal dorsolateral foram testados em pacientes com distúrbios do uso do tabaco que desejavam parar de fumar. O número de cigarros fumados e os processos de tomada de decisão foram estudados. Habilidades decisórias de impulsos de interesse próprio e tomada de risco usando o Ultimatum Game e a Tarefa de Risco, respectivamente, com recompensas de dinheiro e cigarros, foram medidos. Os principais resultados incluíram uma diminuição no número de cigarros fumados e um aumento nas taxas de rejeição de ofertas de cigarros, mas não de ofertas monetárias, no Ultimatum Game, sugerindo que os efeitos da ETCC podem ser sensíveis à recompensa. Não houve mudança significativa encontrada na Tarefa de Risco em relação a qualquer recompensa.

A maioria dos protocolos usando rTMS e ETCC teve como alvo o córtex pré-frontal dorsolateral. Por causa da anatomia do cérebro, o estriado não pode ser diretamente direcionado com abordagens não invasivas. No entanto, como o córtex pré-frontal e o estriado estão altamente interligados, foi hipotetizado que o direcionamento do córtex pré-frontal com a estimulação cerebral não invasiva pode modular a atividade estriatal. De fato, o direcionamento do córtex pré-frontal dorsolateral com rTMS induziu a liberação de dopamina no núcleo caudado, bem como no córtex cingulado anterior e orbitofrontal. Em um estudo recente, aplicamos ETCC ao longo do córtex pré-frontal dorsolateral de adultos saudáveis ​​durante a espectroscopia de ressonância magnética. Descobrimos que, em comparação com a estimulação simulada, a estimulação ativa aumentou o aspartato de N-acetil no córtex pré-frontal e o glutamato e a glutamina no estriado. Seria interessante testar se a estimulação cerebral não invasiva pode reduzir os déficits nas habilidades de tomada de decisão, modulando a atividade no córtex pré-frontal e estriado em pacientes com capacidade de decisão prejudicada, já que foi demonstrado que a atividade do estriatal tem impacto clínico. Por exemplo, a atividade no estriado ventral previu resultados de tratamento e ingestão de substâncias em pacientes com transtornos de uso de cannabis, transtornos do uso de cocaína, e transtornos do uso de metanfetamina. Além disso, a atividade no estriado ventral provocada durante uma tarefa de jogo de adivinhação de cartas com recompensa e punição monetária tem sido correlacionada com a gravidade do jogo em pacientes com jogo patológico.

Conclusões

Juntas, essas estratégias devem ajudar a caracterizar a arquitetura cognitiva e neural envolvida quando tomamos decisões. Precisamos explorar maneiras de melhorar a validade ecológica de nossos paradigmas de tomada de decisão, a fim de facilitar a transição dos ambientes de laboratório para situações da vida real. Além disso, como acontece com qualquer outra função cognitiva e neural, as habilidades de tomada de decisão se desenvolvem e mudam ao longo da vida, o que deve ser levado em consideração em estudos futuros. Por exemplo, a atividade no estriado dorsal foi provocada durante recompensas imediatas e tardias em indivíduos mais velhos, mas não em indivíduos mais jovens e saudáveis. Isso também ajudará no desenvolvimento de métodos de prevenção e abordará questões ambiciosas, como Por que alguns indivíduos e não outros comem de maneira saudável, bebem moderadamente e se exercitam?

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