Nedostatky v procese odmeňovania a jeho vplyv na inhibičnú kontrolu v dospievaní (2010)

Cereb Cortex. 2010 Júl; 20 (7): 1613-29. doi: 10.1093 / cercor / bhp225. Epub 2009 Oct 29.

Geier CF., Terwilliger R, Teslovich T, Velanova K, Luna B.

Informácie o autorovi

  • Laboratórium neurokognitívneho vývoja, Katedra psychiatrie a psychológie, Centrum pre nervové základy poznávania, University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA 15213, USA. [chránené e-mailom]

abstraktné

Charakter nezrelé spracovanie odmeny a vplyv odmien na základné prvky kognitívnej kontroly počas dospievania nie sú v súčasnosti dobre pochopené. Počas funkčného zobrazovania magnetickou rezonanciou sa u zdravých adolescentov a dospelých uskutočnila modifikovaná antisaccade úloha, v rámci ktorej boli manipulované experimentálne podmienky. Použitie nového rýchleho dizajnu umožňujúceho vývoj udalostí umožnilo vyhodnotiť vývojové rozdiely v mozgových funkciách, ktoré sú základom časovo odlišných štádií spracovania odmien a inhibície odozvy. Štúdie odmeňovania v porovnaní s neutrálnymi štúdiami viedli k rýchlejšej správnej inhibičnej odpovedi v priebehu vekových kategórií a menej inhibičných chýb u adolescentov. Počas skúšok odmeňovania bol signál závislý od hladiny kyslíka v krvi znížený vo ventrálnom striatu u adolescentov počas hodnotenia cue, potom bol nadmerne aktívny počas prípravy odpovede, čo naznačuje obmedzenia počas dospievania v hodnotení odmeňovania a zvýšenú reaktivitu v očakávaní odmeny v porovnaní s dospelými. Dôležité je, že zvýšená aktivita v frontálnom kortexe pozdĺž precentrálneho sulku bola pozorovaná aj u adolescentov počas prípravy na odozvu v rámci skúšobnej skúšky, čo svedčí o modulácii odmeňovania okulomotorických kontrolných oblastí podporujúcich správne inhibičné reakcie. Spoločne táto práca charakterizuje špecifické nezrelosti v adolescentných mozgových systémoch, ktoré podporujú spracovanie odmeny, a popisuje vplyv odmeny na inhibičnú kontrolu. Stručne povedané, naše objavy naznačujú mechanizmy, ktoré môžu byť základom zraniteľnosti dospievajúcich voči zlému rozhodovaniu a riskovaniu.

Kľúčové slová: dospievanie, antisaccade, fMRI, inhibícia odozvy, odmena

úvod

Negatívne výsledky spojené s rizikovým alebo bezohľadným správaním prispievajú k výraznému zvýšeniu ((200%) úmrtnosti a úmrtnosti pozorovanej počas dospievania (∼XNUMX%).Arnett 1992; Spear 2000; Dahl 2004). Riziko môže byť definované ako zapojenie, často impulzívne, do správania, ktoré je vysoko subjektívne žiaduce alebo vzrušujúce, ale ktoré vystavuje jednotlivca potenciálnemu zraneniu alebo strate (napr. Jazda extrémne rýchlo a zapojenie sa do nechráneného pohlavia) (Irwin 1990). Sklon adolescentov k angažovaniu sa v rizikových faktoroch poskytuje presvedčivý dôkaz o správaní sa pre nezrelé v rozhodovacích schopnostiach. Avšak naše chápanie neurálneho základu riskovania zostáva obmedzené. Hoci sa očakáva, že viacnásobné funkčné obvody prispejú k prijatiu behaviorálneho rizika, pravdepodobné primárne systémy 2 sú spracovanie odmien a inhibičná kontrola (Steinberg 2004). Nezrelé zistenie a vyhodnotenie odmien spojených s obmedzením kontroly endogénneho impulzu by mohlo viesť k zlému rozhodovaniu, ktoré by potom mohlo byť základom pre zapojenie sa do riskovania. Aby sme informovali nervový základ rizikového správania, v tomto príspevku porovnávame spracovanie odmien a jeho vplyv na inhibičnú kontrolu u adolescentov v porovnaní s dospelými..

Rozsiahla literatúra vymedzila nervové obvody podporujúce spracovanie odmien u dospelých dospelých (Schultz 2000; Breiter a kol. 2001; O'Doherty a kol. 2001; Roesch a Olson 2004; Hikosaka a kol. 2006). Kľúčovými zložkami boli najmä orbitofrontálny kortex (OFC), dorzálny a ventrálny striatum (VS) a mediálny prefrontálny kortex (PFC) (Schultz 2000; McClure a kol. 2004). Dôležité je, že časové rozlíšenie jednofázových štúdií a štúdií súvisiacich s funkčnou magnetickou rezonanciou (fMRI) súvisiacich s udalosťami ukázalo, že spracovanie odmien nie je monolitickou funkciou, ale skôr dynamickou súpravou vzájomne prepojených výpočtov. Identifikovali sa zreteľné signály, ktoré sa vyskytujú pred („predvídavými“ signálmi) a po doručení odmeny („spotrebné“ signály) (Schultz 2000; Hare a kol. 2008). Očakávané signály sú spojené s počiatočnou detekciou a určením valencie odmien predpovedajúcich odmenu, ako aj s odhadom očakávanej hodnoty budúcej odmeny (Knutson a kol. 2001; O'Doherty a kol. 2002). Konzumatívne signály zahŕňajú tie, ktoré súvisia s veľkosťou prijatej odmeny (Delgado a kol. 2000, 2003; Rolls 2000; O'Doherty a kol. 2001) a či prijatá odmena zodpovedala predpovediam (signály „chyba predikcie“) alebo nie (Schultz 2000; Schultz a kol. 2000).

Naše chápanie vývoja odmeňovania prostredníctvom dospievania je pomerne obmedzené. Anatomické štúdie naznačujú, že primárne oblasti odmeňovania vykazujú trvalé adolescencie, vrátane pokračujúceho riedenia šedej hmoty v bazálnych gangliách a OFC. (Giedd a kol. 1996; Sowell a kol. 1999; Gogtay a kol. 2004; Toga a kol. 2006), ktoré sú čiastočne spôsobené stratou slabých alebo nevyužitých synapsií prostredníctvom synaptického prerezávania (Gogtay a kol. 2004). Počas adolescencie by zvýšený počet nešpecifikovaných synapsií mohol viesť k obmedzeniu pri identifikácii podnetov odmien a reprezentácií hodnôt v porovnaní s dospelými. Súbežne so synaptickým prerezávaním sa myelinácia v priebehu vývoja lineárne zvyšuje (Jakovlev a Lecours 1967). Myelinizácia zvyšuje efektívnosť spracovania informácií zvýšením rýchlosti a vernosti prenosu distálnych neurónov, čo napomáha funkčnej integrácii široko distribuovaného mozgového okruhu kritického pre vznik komplexného správania vyššieho rádu. (Goldman-Rakic ​​a kol. 1992; Luna a Sweeney 2004). Komparatívna undermyelinizácia adolescentného mozgu by mohla prispieť k obmedzenej schopnosti efektívne integrovať signály odmeňovania s eferentnými motorickými systémami potrebnými pre motivované správanie (Roesch a Olson 2003, 2004).

Spolu s pretrvávajúcou mikroštrukturálnou maturáciou, konvergujúce údaje z ľudských a zvieracích modelov naznačujú, že dopamínová (DA) neurotransmisia v striatálnych a kortikálnych systémoch naďalej dozrieva počas dospievania (Spear 2000; Andersen 2003; Crews a kol. 2007). Napríklad hladiny D1- a D2-receptorov a väzba v striatume potkanov sú väčšie v období dospievania v porovnaní s dospelosťou. (Seeman a kol. 1987). Hustota DA transportérov, ktorá slúži na odstránenie DA zo synapse, vrcholy počas dospievania v striate (Meng a kol. 1999). Okrem toho DA vstupuje do zvýšenia PFC v adolescencii (Kalsbeek a kol. 1988; Rosenberg a Lewis 1994, 1995; Spear 2000), a dôkazy naznačujú relatívny posun od mesolimbických k mezokortikálnym DA systémom počas skorej adolescencie (Spear 2000). Čo sa týka spracovania odmien, zvýšenie adolescentných hladín DA v striate a PFC spolu s väčšími transportérmi DA by mohlo prispieť k zvýšenej, ale časovo obmedzenej citlivosti na odmeny, ako sa navrhuje v modeli poruchy pozornosti hyperaktivity (Castellanos a Tannock 2002).

V súlade so štrukturálnymi údajmi, počiatočné vývojové fMRI štúdie naznačujú funkčné nezrelé v systémoch odmeňovania súvisiacich s odmenou počas dospievania (Bjork a kol. 2004, 2007; May a kol. 2004; Ernst a kol. 2005; Galvan a kol. 2006; Guyer a kol. 2006; van Leijenhorst a kol. 2006, 2009; Eshel a kol. 2007). Hoci sa ukázalo, že dospievajúci získavajú odmenu, ktorá je podobná dospelým (May a kol. 2004), smerovanie nezrelých odpovedí ešte nebolo v primárnych regiónoch plne charakterizované. Zistili sme dôkazy o adolescentnej „pod“ aktivite počas predvídavého spracovania vo VS, ako aj pri pravdepodobnostnom rozhodovaní v OFC a mesial PFC (Bjork a kol. 2004, 2007; Eshel a kol. 2007), ale „nad“ aktivitou vo VS počas spracovania príjmu (spotrebného) spracovania (Ernst a kol. 2005; Galvan a kol. 2006). Preto rôzne časové fázy spracovania odmien (predvídacie vs. konzumné) môžu mať odlišné vývojové trajektórie, čo je dôležité pre teoretické modely, ktoré vo všeobecnosti charakterizujú systém odmeňovania adolescentov ako hyperaktívny. (Chambers a kol. 2003; Ernst a kol. 2006) alebo hypoaktívne (Spear 2000) vo vzťahu k dospelým.

Paralelne s prebiehajúcim procesom zrenia odmeňovania pokračuje rafinácia v inhibičnej kontrole aj počas dospievania (Paus a kol. 1990; Levin a kol. 1991; Ridderinkhof a kol. 1999; Ridderinkhof a van der Molen 1997; Williams a kol. 1999; Bunge a kol. 2002; Luna a kol. 2004; Liston a kol. 2006). Inhibícia dobrovoľnej odozvy sa vzťahuje na kognitívnu schopnosť zastaviť prepotentnú reakciu v prospech cieľovo vhodného účinku a je základnou zložkou rozhodovania (Curtis a D'Esposito 2003; Luna a kol. 2004; Ridderinkhof, van den Wildenberg a kol. 2004; Curtis a D'Esposito 2008). Behaviorálna práca z nášho laboratória a iné s využitím úlohy antisaccade (AS) (Hallett 1978), v ktorom pacienti musia inhibovať silné nutkanie k sakádii smerom k náhle sa objavujúcemu periférnemu cieľu a namiesto toho sa pozerať smerom k zrkadlovému umiestneniu, čo naznačuje, že hladiny inhibície odpovede podobné pre dospelých sa začínajú stabilizovať v strednom až neskorom dospievaní (Fischer a kol. 1997; Munoz a kol. 1998; Klein a Foerster 2001; Luna a kol. 2004). Avšak neurálne obvody podporujúce výkonnostné úlohy AS ukazujú pokračujúce nezrelé v období adolescencie, vrátane zníženej aktivácie v oblasti frontálneho oka (FEF) a zvýšenej závislosti od laterálnych predfrontálnych systémov v porovnaní s dospelými (Luna a kol. 2001, 2004; Velanova a kol. 2008). Tieto údaje podporujú množstvo ďalších štúdií, ktoré naznačujú, že vývoj obvodov, ktoré podporujú inhibičnú kontrolu, je predĺžený (Casey a kol. 1997; Rubia a kol. 2000; Luna a kol. 2001; Adleman a kol. 2002; Bunge a kol. 2002; Tamm a kol. 2002; Durston a kol. 2006; Marsh a kol. 2006; Rubia a kol. 2006, 2007; Velanova a kol. 2008).

Úplnejšie pochopenie obmedzení, ktoré sa prejavujú v rozhodovaní adolescentov a rizikovom správaní, sa dá dosiahnuť charakterizovaním dozrievania spracovania odmeny spolu s vplyvom odmien na inhibičnú kontrolu. K dnešnému dňu skúmala interakcia týchto systémov s použitím modifikovaných úloh AS so skúškami na základe menovej odmeny v skúšobnej verzii iba niekoľko štúdií o správaní.Duka a Lupp 1997; Blaukopf a DiGirolamo 2006; Jazbec a kol. 2006; Hardin a kol. 2007). Na jednej strane sa preukázalo, že pridaním odmeny sa zníži počet inhibičných chýb spôsobených mladistvými a dospelými, čo naznačuje, že základné cesty medzi regiónmi súvisiacimi s odmenou a regiónmi súvisiacimi s kontrolou okulomotoriky sa vytvárajú aspoň v období dospievania. Na druhej strane, odmeny odlišne ovplyvňujú iné metriky sakády (napr. Rýchlosť a latenciu) naprieč vývojom (Jazbec a kol. 2006; Hardin a kol. 2007). Vývojové rozdiely v nervových obvodoch podporujúce výkonnosť odmeňovanej úlohy AS však ešte neboli v literatúre charakterizované.

Snažili sme sa charakterizovať vývojové rozdiely v spracovaní odmien a vplyvy odmeňovania na inhibíciu odpovede u zdravých adolescentov a dospelých. Poznamenávame, že skúmanie interakcie medzi týmito modelovými systémami 2 by sa malo považovať za počiatočný krok smerom k charakterizácii komplexnejšieho fenoménu riskovania. Kriticky používame novú sadu metód, vrátane paradigmy AS sprostredkovanej peňažným stimulom, prezentovanej v rýchlom dizajne fMRI, ktorý je spojený s udalosťami, s čiastočnými skúškami „catch“ (Ollinger, Shulman a Corbetta 2001), ktorý nám umožňuje oddeliť a oddelene charakterizovať aktivitu závislú od hladiny kyslíka v krvi (BOLD) spojenú so zložkami spracovania odmeny, ktoré boli predtým identifikované v literatúre, aby boli odlišné (Schultz 2000). Tieto komponenty zahŕňajú identifikáciu odmeňovacieho tábora (Schultz 2000), predvídajúc odpoveď na odmenu (Bjork a kol., 2004) a odpoveď / spätnú väzbu (Ernst a kol. 2006), z ktorých každý môže mať rôzne vývojové trajektórie. Tento prístup je obzvlášť unikátny v tom, že skúmame komponenty 2 predvídacieho spracovania - počiatočné hodnotenie cue a neskoršiu prípravu / predvídanie reakcie. Okrem toho sme sa snažili súčasne charakterizovať účinky podmienených prémií na distribuované oblasti kontroly okulomotorických oblastí (napr. Predpokladané kortikálne očné polia), o ktorých je známe, že sú kritické pre výkon úloh AS (Munoz a Everling 2004).

V súlade s predchádzajúcimi správami o správaní sme predpokladali, že dospelí a adolescenti by v porovnaní s neutrálnymi testami AS vytvorili menej inhibičných chýb v odmeňovaní (Jazbec a kol. 2006; Hardin a kol. 2007). Počas skúšok odmeňovania verzus neutrálne sme predpokladali, že obe vekové skupiny budú vykazovať zvýšenú aktivitu v oblastiach mozgu, ktoré podporujú detekciu odmien (napr. VS) a hodnoty (napr. VS a OFC). Ďalej sme predpokladali, že správny výkon AS na odmeňovaných skúškach by bol podporený zvýšenou aktivitou v obvodoch kontroly okulomotorov, konkrétne v oblastiach v blízkosti nadradeného precentrálneho sulku (SPS; predpokladaný ľudský homológ FEF), o ktorom je známe, že podporuje správny výkon AS. Zvýšená aktivita fixačných neurónov FEF počas prípravného obdobia skúšok AS sa ukázala ako rozhodujúca pre schopnosť inhibovať chybné reakcie (Connolly a kol. 2002; Curtis a D'Esposito 2003; Munoz a Everling 2004). Na základe dôkazov o suboptimálnom výkone AS a neistotách pri spracovaní odmeny v adolescencii sme predpokladali, že adolescenti budú vykazovať výraznejší efekt modulácie odmeňovania okulomotorických regiónov a správania. Na základe predchádzajúcich zistení sme tiež predpokladali, že adolescenti by počas predvídania odmeny vykazovali hypoaktivitu (Bjork a kol. 2004, 2007; Eshel a kol. 2007) a hyperaktivita počas konzumného spracovania (Ernst a kol. 2005; Galvan a kol. 2006).

Materiály a metódy

účastníci

Tridsaťosem zdravých jedincov (22 adolescenti a 16 dospelí) bolo pôvodne zaradených do tejto štúdie. Zobrazovacie údaje od adolescentov 4 boli vylúčené z analýz kvôli nadmernému pohybu hlavy v skeneri. Zostávajúce subjekty 34 (18 dospievajúci [vo veku 13 – 17 rokov, M = 15.3 {± 1.5}, samice 8] a mladých dospelých 16 [vo veku 18 – 30 rokov, M = 21.7 {± 2.9}, samice 10]) spĺňali nasledujúce kritériá zaradenia: Všetci mali veľkú zrakovú ostrosť aspoň 20 / 40 (korigovanú alebo nekorigovanú) a lekárske anamnézy, ktoré neodhalili žiadne neurologické ochorenie, poranenie mozgu alebo závažné psychiatrické ochorenie pri predmet alebo príbuzní prvého stupňa určené pohovorom. Vekové rozpätia pre každú skupinu boli vybrané na základe predchádzajúcej práce, ktorá indikuje rozdielne úrovne výkonnosti správania v úlohe AS (Luna a kol. 2004; Scherf a kol. 2006). Účastníci a / alebo ich zákonní zástupcovia poskytli informovaný súhlas alebo súhlas pred účasťou v tejto štúdii. Experimentálne postupy pre túto štúdiu boli v súlade s Etickým kódexom Svetovej lekárskej asociácie (1964 Helsinská deklarácia) a Inštitucionálnou revíznou komisiou na University of Pittsburgh. Účastníci boli za svoju účasť v štúdii zaplatení.

Odmena AS Úloha

V každej štúdii AS boli subjekty pôvodne prezentované s 1ne 2 stimulačných indikátorov (1.5 s) (Obr. 1). Prsteň zelených symbolov dolárovej bankovky ($), z ktorých každý odčítava približne 1 ° zorného uhla, obklopujúci centrálny biely fixačný kríž naznačil, že subjekt by vyhral peniaze, ak správne vykonali nadchádzajúcu skúšku. Ekvivalentne dimenzovaný, isoluminantný krúžok modrých librových znamienok (#) naznačoval, že na tomto procese neboli žiadne peniaze. Subjektom nebolo presne povedané, koľko peňazí by bolo možné zarobiť na každom skúšaní, aby sa zabránilo tomu, že budú udržiavať priebeh svojich výkonov a zapájať systémy pracovnej pamäte. Subjektom však bolo povedané, že by mohli vyhrať až ďalších $ 25 na základe svojho výkonu a že žiadny dlh by nebol časovo rozlíšený (tj subjekty nemohli dlhovať peniaze). Potom stimulačný kruh zmizol a centrálny fixačný kríž sa zmenil z bielej na červenú (1.5 s), čo indikuje subjektu, že by sa mali začať pripravovať na inhibíciu odozvy. Nakoniec sa objavil periférny stimul (žltá bodka) (75 m) v nepredvídateľnom horizontálnom umiestnení (± 3 °, 6 ° a zorný uhol 9 °). Subjekty boli inštruované, aby sa nepozerali na stimuly, keď sa objavili, ale namiesto toho nasmerovali svoje oči na miesto zrkadla počas tejto doby (1475 ms).

Obrázok 1. 

Zobrazenie úlohy peňažného stimulu AS. Prsteň zelených znakov dolárovej bankovky naznačoval, že subjekt mohol vyhrať peniaze, ak správne vykonal nadchádzajúcu skúšku (podmienka odmeny). Prsteň modrých librových znamienok naznačoval, že neexistujú žiadne peniaze ...

Aby sme mohli jednoznačne odhadnúť hemodynamickú odozvu vyvolanú počas každého pokusného obdobia, náš experimentálny návrh zahŕňal približne 30% čiastočných pokusov o úlovok, náhodne vložených, spolu s roztrhnutými intertrial intervalmi (Ollinger, Corbetta a Shulman 2001; Ollinger, Shulman a Corbetta 2001). Zaradenie týchto prvkov zaistilo, že existoval dostatočný počet nezávislých lineárnych rovníc, aby sa oddelene odhadol BOLD odozva spojená s cue, prípravou odozvy a epochami sakádovej odozvy počas dekonvolúcie. Ide o kvantitatívne validovaný prístup k odhadu komponentov v rámci pokusu (Ollinger, Corbetta a Shulman 2001; Ollinger, Shulman a Corbetta 2001; Goghari a MacDonald 2008), a to bolo predtým uvedené v literatúre (Shulman a kol. 1999; Corbetta a kol. 2000; Wheeler a kol. 2005; Brown et al. 2006). 30% miera pokusov o úlovok minimalizovala očakávania účastníkov pri čiastočnej skúške, pričom sa zachovala dostatočná frekvencia „celých“ pokusov, aby sa umožnil správny odhad odpovede BOLD. V každom cykle boli prezentované dva varianty pokusu o úlovok, ktoré pozostávali z pokusu ukončeného buď po podaní 1), obdobia prípravy odpovede (červená fixácia) (tj žiadne periférne cue pre motorickú odpoveď) alebo 2) stimulačných cue obrázkov (kruhy „$“ Alebo „#“ (tj červená fixácia a periférne tágo sa nezobrazili). Je dôležité poznamenať, že subjekty nevedeli, ktoré štúdie by boli čiastočnými pokusmi o úlovkoch a ktoré boli celými štúdiami až do ukončenia čiastočných štúdií, pretože počiatočné čiastočné skúšobné zložky (tága, prípravná fixácia) boli prezentované presne ako v celých pokusoch. Pred zobrazením bolo subjektom povedané, že niektoré štúdie budú neúplné a že majú pokračovať v ďalšej štúdii, ako je uvedené. Intertrial fixačná perióda bola rozptýlená medzi intervalmi 1.5, 3 alebo 4.5 (rovnomerne distribuovaná) a pozostávala z jedincov, ktorí jednoducho fixovali centrálny biely kríž na čiernom pozadí. V každom cykle boli 14 kompletné pokusy o odmeňovanie, 6 čiastočné odmeňovacie pokusy (3 každého variantu), 14 kompletné neutrálne pokusy a 6 čiastočné neutrálne pokusy (3 každého variantu) boli prezentované v náhodnom poradí. Každý beh bol 5 min 9 s trvaním. Na jednom experimentálnom stretnutí boli prezentované štyri behy, celkovo 56 kompletné testy odmeňovania a 56 kompletné neutrálne pokusy.

Sledovanie očí

Subjekty boli najprv testované v našom behaviorálnom laboratóriu v priebehu týždňa 1 pred skenovaním, aby sa potvrdilo, že pochopili a boli schopní vykonať úlohu, ako je opísané. V MR skenovacom prostredí sa pohyby oka získali pomocou systému na sledovanie optiky s dlhým dosahom (Model 504LRO; Applied Science Laboratories, Bedford, MA), ktorý zaznamenal polohu oka odrazom zrenice a rohovky získaného zrkadlom namontovaným na hlavovej cievke. s rozlíšením 0.5 ° zorného uhla. Simultánne video monitorovanie bolo tiež použité na zabezpečenie plnenia úloh. Na začiatku experimentálnej relácie a medzi jednotlivými cyklami, ak je to potrebné, sa vykonal 9-kalibračný postup. Stimulácie boli prezentované s použitím E-Prime (Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, PA), premietnutého na plochú obrazovku umiestnenú za magnetom. Účastníci si prezerali obrazovku s použitím zrkadla namontovaného na štandardnej vysokofrekvenčnej hlavovej cievke. Očné údaje boli vyhodnotené off-line pomocou softvéru ILAB (Gitelman 2002) a vnútropodnikový skórovací balík napísaný v MATLAB (MathWorks, Inc.) bežiaci na PC Dell Dimension 8300. Medzi premenné záujmu patrilo správne a nesprávne AS latencie a správna miera odpovede AS (1 mínus počet inhibičných zlyhaní / celkový počet testov, ktoré bolo možné vyhodnotiť) na hodnotených a neutrálnych skúškach. Správna odpoveď v úlohe AS bola tá, pri ktorej sa prvé očné pohyby počas epochy sakádovej odpovede s rýchlosťou väčšou alebo rovnou 30 ° / s (Gitelman 2002) bol vyrobený smerom k zrkadlovému miestu periférneho tága a rozšírený za stredovú fixačnú zónu 2.5 ° / vizuálny uhol. Pohyby očí pri pokusoch o čiastočný úlovok boli zriedkavé, pretože subjekty nikdy neboli priťahované na konkrétne miesto a neboli skórované. Chyby AS (označované tiež ako prosakádové chyby) sa vyskytli, keď prvá sakáda počas epochy odozvy na sakádu smerovala k náhle sa objavujúcemu periférnemu stimulu a prekročila strednú fixačnú zónu 2.5 ° / vizuálny uhol. Skúšky, pri ktorých sa nevytvárali žiadne pohyby očí (<1% pokusov), boli z ďalších analýz vylúčené.

fMRI Akvizícia a predspracovanie

Zobrazovacie údaje sa zbierali s použitím skenera 3.0-T Siemens Allegra vo výskumnom centre Brain Imaging Research Center, University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA. Bola vykonaná gradientová echo-rovinná zobrazovacia sekvencia citlivá na kontrast BOLD (T2 *) (Kwong a kol. 1992; Ogawa a kol. 1992). Parametre akvizície boli opakovanie času, TR = 1.5 s; time echo = 25 ms; uhol sklonu = 70 °; Jeden výstrel; plne kkozmická; 64 × 64 akvizičná matica s zorným poľom = 20 × 20 cm. Dvadsaťdeväť 4-mm hrubých axiálnych rezov bez medzery bolo zozbieraných, zarovnaných s prednou a zadnou komisiou (čiara AC – PC), generujúc voxely 3.125 × 3.125 × 4 mm, ktoré pokrývali celú kôru a väčšinu mozočka. Objemová magnetizácia 3D pripravila rýchlu sekvenciu impulzov s gradientom echo (MP-RAGE) s rezmi 192 (hrúbka rezu 1-mm) sa použila na získanie štruktúrnych obrazov v sagitálnej rovine.

Funkčné obrazy boli najprv predspracované pomocou knižnice softvéru FMRIB (Smith a kol. 2004). Bola vykonaná korekcia časovania rezov, aby sa upravilo prekladanie preloženého rezu. Vypočítali sa rotačné a translačné odhady pohybu hlavy a obrazy sa korigovali tak, že sa každý objem v časových radoch vyrovnal s objemom získaným v strede akvizície. Pre každý subjekt boli spriemerované translačné a rotačné pohyby medzi obrázkami a použité na výpočet celkových pohybových meraní koreňových priemerných štvorcov. Subjekty, ktoré sa pohybovali viac ako 1 mm (translačne) alebo 1 ° (rotačné), boli vylúčené z následných analýz. Na základe týchto kritérií boli vylúčení štyria adolescenti.

Štruktúrne obrazy (MP-RAGE) boli afinne zaregistrované na funkčné obrazy a transformované do rovnakých rozmerov pomocou nástroja FLIRT dostupného vo FSL (Jenkinson a Smith 2001). Extrakcia mozgu sa uskutočnila pomocou nástroja na extrakciu mozgu v FSL (Smith 2002). Funkčné obrazy boli priestorovo vyhladené s 5-mm plnou šírkou pri polovičnom maximálnom jadre a podrobené vysokorýchlostnému časovému filtrovaniu (sigma = 37.5 s) na odstránenie driftu nízkofrekvenčného skenera. Nakoniec, intenzita signálu pre každý cyklus bola zmenšená na priemer 100 a viacnásobné cykly boli zreťazené.

Analýza funkčných neuroobrazov (Cox 1996) sa použila na dekonvolúciu jednotlivých subjektov, ako aj na štatistické analýzy skupín. Metódy dekonvolúcie boli nasledované krokmi uvedenými v Ward (2002). Stručne povedané, náš model sa skladal z ortogonálnych regresorov záujmu 6 (odmeňovanie, neutrálna tága, príprava odmien, neutrálna príprava, odmeňovanie sakádovej odozvy, neutrálna odozva na sakádu; „správne skúšky AS len“). Zahrnuli sme aj regresory pre odmeňovanie a neutrálne pokusy o chyby (pozostávajúce z celého pokusu), regresory pre základné, lineárne a nelineárne trendy, ako aj parametre pohybu 6 zahrnuté ako „obťažujúce“ regresory. Jedinečná odhadovaná funkcia impulznej odozvy (IRF, tj funkcia hemodynamickej odozvy) pre každý regresor záujmu (odmena a neutrálna táta, príprava a sakáda; „správne skúšky AS len“) bola určená váženým lineárnym súčtom sínusových funkcií 5 násobená údajmi určenými najmenšími štvorcami – odhadovaná hmotnosť beta. Odhadovaný IRF odráža odhadovanú odozvu BOLD na typ stimulu (napr. Odozvu na odmenu) po kontrole zmien v signáli BOLD v dôsledku iných regresorov. Určili sme trvanie odhadovanej odozvy od nástupu stimulu (čas = 0) do nástupu 18-u poststimulus (13 TR), čo je dostatočná doba pre odhadovanú odozvu BOLD na návrat k základnej hodnote pre každú samostatnú epochu pokusu. Neurobili sme žiadne predpoklady o jeho špecifickom tvare nad rámec nuly ako východiskového bodu. Vypočítalo sa niekoľko štatistík dobrej zhody, vrátane čiastkových F-štatistík pre každý regresor a t-scores porovnávajúce každú z odhadovaných váh beta beta s nulovou hodnotou. Po dekonvolúcii sa štatistické obrazy transformovali do Talairachovho priestoru (Talairach a Tournoux 1988).

Analýzy na úrovni skupiny

Anatomické záujmové oblasti (ROI)

Naše analýzy boli zamerané na funkčne definované klastre identifikované v rámci hraníc niekoľkých a priori anatomických ROI (Curtis a Connolly 2008) predtým identifikované ako slúžiace v rôznych aspektoch spracovania odmien alebo okulomotorickej kontroly. Predpokladaná anatomická ROI súvisiaca s odmenou v tejto štúdii zahŕňala VS (vrátane nucleus accumbens), OFC a ventrálnu mediálnu PFC (VMPFC). Definovali sme hranice anatomickej odmeny súvisiacej s ROI použitej v tejto štúdii nasledovne: VS (Breiter a kol. 1997; Breiter a Rosen 1999; Bjork a kol. 2004; Voorn a kol. 2004) bola považovaná za ohraničenú dorzálne čiarou, ktorá sa rozkladá laterálne od ventrálnej špičky laterálnej komory k vnútornej kapsule, laterálna a predná hranica bola ventrálno-mediálna križovatka kaudátu a putamenu a zadná hranica bola považovaná za hraničnú. prednej komisii. OFC zahŕňal orbitálny gyrus a rectus gyrus, vrátane BA 10, 11 a 47 (Kringelbach a Rolls 2004). Laterálne bol OFC ohraničený nižším čelným sulkom a na mediálnom povrchu nadradeným rostrálnym sulkom. VMPFC sa odvolával na dorzálnu kôru kortexu na nadradený rastrálny sulcus na mediálnom povrchu mozgu, prednom a ventrálnom (subcallosal area) k pravému corpus callosum, primárne vrátane posterior / medial BA 10 a 32 (Knutson a kol. 2003; Blair a kol. 2006). VMPFC obsahoval rostrálny predný cingulate cortex.

Putatívne okulomotorická kontrola ROI zahŕňala oblasti pozdĺž nadradeného a horšieho precentrálneho sulku (sPCS resp. IPCS) a paracentrálneho sulku (paraCS), ako aj cingulárneho kortexu (BA 24, 32), vrátane dorzálneho a kaudálneho predného cingulátu, intraparietálneho sulku (IPS). ), putamen a dorsolateral PFC (DLPFC, vrátane BA 9, 46) (Sweeney a kol. 1996; Grosbras a kol. 1999; Liddle a kol. 2001; Luna a kol. 2001; Connolly a kol. 2002; Munoz a Everling 2004; Ridderinkhof, Ullsperger a kol. 2004; Pierrot-Deseilligny a kol. 2005; Brown et al. 2006; Hikosaka a kol. 2006; Curtis a Connolly 2008). Ľudský precentrálny sulcus sa často skladá z 2 častí, vyšších a nižších precentrálnych sulkov, oddelených priečnym spojením medzi precentrálnym a stredným frontálnym gyriom (Ono a kol. 1990). ParCS bol definovaný ako sulcus predný k centrálnemu lobulu pozdĺž dorzálneho mediálneho povrchu mozgu (Ono a kol. 1990). IPS bola definovaná ako sulcus deliaci horné a dolné parietálne laloky (IPL).

Nakoniec, aj keď je v literatúre dobre známe, že naprieč rôznymi vaskulárnymi územiami, nie sú rozdiely vo funkcii hemodynamickej odozvy (HDR) od detstva až do dospelosti (Kang a kol. 2003; Wenger a kol. 2004; Brown et al. 2005) sme zahrnuli vizuálnu kortex (BA 17, 18) ako ďalšiu kontrolnú oblasť, aby sme ďalej demonštrovali, že dospievajúci vytvárajú časové kurzy, ktoré sú ekvivalentné dospelým.

Analýzy časového priebehu

Odhadované hodnoty IRF získané z analýzy dekonvolúcie každého subjektu boli zahrnuté do súhrnnej analýzy rozptylov voxelwise (ANOVA) s časom (0 až 12 TR), typom stimulu (odmena, neutrálny) a vekovou skupinou (dospievajúci, dospelí) ako fixné faktory a subjekty ako náhodný faktor. Metódy dekonvolúcie pre návrh úloh, pri ktorých sú identifikované rôzne fázy pokusu, generujú odhadované hodnoty IRF. IRF odráža odhadovanú reakciu BOLD na typ stimulu (napr. Tágo odmeny) po kontrole variácií signálu BOLD v dôsledku iných regresorov. Grafy priemerného IRF (tiež označované ako priemerný odhadovaný časový priebeh, nižšie) ukazujú priemernú (naprieč subjektmi) odhadovanú BOLD reakciu od začiatku stimulu (čas = 0) do 18-sového poststimulačného nástupu. Trvanie 18 s, parameter, ktorý sme špecifikovali v našom modeli dekonvolúcie, je vhodné trvanie pre typickú hemodynamickú odpoveď vyvolanú stimulom krátkeho trvania na návrat na základnú čiaru.

Samostatné ANOVA boli spúšťané pre každú skúšobnú epochu, čo viedlo k vytvoreniu „cue“, „prípravy na prípravu“ a „sakádovej odozvy“ skupiny (hlavný efekt časových obrázkov). Obraz „hlavného efektu času“ ukazuje regióny, ktoré sú v čase značne modulované (0 – 12 TR) v porovnaní s východiskovým stavom, ktorý sa zrútil naprieč subjektmi a podmienkami, a tak vymedzil základné obvody získané v našej štúdii. Štatistické mapy (Obr. 3) boli prekryté anatomickým obrazom od reprezentatívneho subjektu. Pre obrazy kortikálneho povrchu 3D (Obr. 44-6), sme navrhli ložiská z regiónov, ktoré vykazujú vplyvy súvisiace s vekom a / alebo stimulmi na povrch ľudského PALS atlasu pomocou softvéru Caret (verzia 5.51) (Van Essen a kol. 2001; Van Essen 2002).

Obrázok 3. 

Mapy aktivácie „Hlavný účinok času“ pre stimulačný tábor (krúžok znakov dolára alebo libra), príprava odpovede (červená fixácia) a odozva sakády (periférny záblesk) sa zrútila naprieč stimulačným typom a vekovou skupinou. Prahová hodnota obrázka ...
Obrázok 4. 

Cue epoch časových kurzov ukazujúcich vek a / alebo stimulačné interakcie v čase. Časové priebehy boli extrahované z guľovej masky (priemer 9-mm) so zameraním na súradnice vrcholového voxelu (pozri Materiály a metódy). Len na účely vizualizácie je čierna ...
Obrázok 5. 

Príprava odpovede (predvídanie odmeny) časový priebeh ukazujúci vek a / alebo stimulačné interakcie v čase. Časové priebehy boli extrahované z guľovej masky (priemer 9-mm) so zameraním na súradnice vrcholového voxelu (pozri Materiály a metódy). Pre vizualizáciu ...
Obrázok 6. 

Ekvádorová odozva Saccade odozvy, ktorá ukazuje vek a / alebo stimulačné interakcie v čase. Časové priebehy boli extrahované z guľovej masky (priemer 9-mm) so zameraním na súradnice vrcholového voxelu (pozri Materiály a metódy). Len na účely vizualizácie ...

V rámci každého „hlavného efektu času“ sa identifikovali funkčne definované oblasti záujmu (tiež označované ako „klastre“ nižšie) pomocou metód, ktoré už boli stanovené v literatúre (Wheeler a kol. 2005; Velanova a kol. 2008). Po prvé, vrcholové voxely, ktoré prekročili prah P Bolo identifikovaných <0.001 (neopravených) a zoradených podľa veľkosti F-štatistiky. Ďalej bola na každé maximum vycentrovaná guľová maska ​​s priemerom 9 mm. Potom sme opravili hlavný efekt časového obrazu pre viacnásobné porovnanie pomocou kritérií zo simulácie Monte Carlo (http://afni.nimh.nih.gov/afni/doc/manual/AlphaSim), ktorá ukázala, že veľkosť klastra aspoň 17 súvislých voxelov bola potrebná spolu s individuálnym voxelom P hodnotu 0.001, aby sa dosiahol korigovaný význam na úrovni obrazu P <0.05. Funkčné ROI boli definované zahrnutím všetkých voxelov, ktoré spadali do sféry 9 mm so stredom na maximum v neopravenom obrázku, a potom vylúčením voxelov, ktoré neprešli korekciami pre viacnásobné porovnanie. Potom sme tieto funkčne definované zhluky použili ako masky a extrahovali odhadované časové priebehy zo základných voxelov pre každý predmet a pre obidve motivačné podmienky. Týmto spôsobom sme zabezpečili, že sa medzi subjektmi uvažovalo o rovnakých regiónoch. Časové kurzy boli spriemerované medzi subjektmi a potom analyzované pomocou opakovaných meraní ANOVA; veková skupina (dospelí, adolescenti) slúžila ako faktor medzi subjektmi; čas (0–12 TR) a stimulačné podmienky (odmena, neutrálne) boli v rámci faktorov subjektu. Ak nie je uvedené inak, uvádzajú sa úrovne významnosti korigované na sférickosť (Greenhouse – Geisser). Ďalej uvádzame prehľad všetkých regiónov identifikovaných v súhrnnej skupinovej mape „hlavný efekt času“ a uvádzame údaje o časových kurzoch pre regióny, ktoré preukazujú významný vek podľa času, stimul podľa času a / alebo vek podľa stimulu podľa časových interakcií v celej oblasti odhadovaná odpoveď (13 časových bodov).

Poznamenávame, že v niekoľkých skúmaných oblastiach priemerná odhadovaná časová odozva preukázala dvojfázovú odpoveď alebo časovo neskorší vrchol (vyskytujúci sa viac ako 6 s po nástupe skúšanej zložky). V súčasnosti nie je jasné, či časovo neskoršie piky majú funkčný význam (napr. Odrážajúc variabilitu jedincov v nábore špecifickej oblasti alebo oneskorenú signalizáciu v oblasti) alebo sú jednoducho výsledkom našich analýz dekonvolúcie, ktoré neprejavujú pevný tvar HDR. , Ako také sme tiež vykonali sekundárnu, konzervatívnejšiu metódu ANOVA s opakovaným meraním, ktorá zohľadňovala iba odhadované odpovede na TRs 3 – 6. Tieto časové body boli vybrané, pretože zahŕňajú 3-7.5 s po nástupe stimulu, ktorý by zachytil počiatočný vrchol v stereotypnej hemodynamickej odpovedi, ktorá by nastala medzi 4 a 6 s po prezentácii stimulu. Pomocou tohto prístupu boli tiež analyzované časové kurzy zo všetkých oblastí záujmu identifikovaných v súhrnných hlavných účinkoch časovej mapy pre každú skúšobnú epochu. Pre každú z týchto analýz sa analyzovali iba „správne“ skúšky AS. Nakoniec konštatujeme, že realizovateľnosť porovnania kurzov BOLD v jednotlivých vývojových vekových skupinách v spoločnom stereotaxickom priestore bola dobre zavedená (Kang a kol. 2003; Wenger a kol. 2004; Brown et al. 2005).

Ako kontrolu platnosti našich dekonvolvovaných časových kurzov z jednotlivých skúšobných epoch sme sa snažili overiť, že súčet jednotlivých zložiek testu by mal za následok typický tvar HDR a že súhrnná odozva tesne zodpovedala časovému priebehu získanému pri posudzovaní skúšky ako celý. Aby sme to mohli urobiť, najprv sme zhrnuli odhadovaný časový priebeh z každej jednotlivej skúšobnej epochy (cue + príprava na prípravu + odozva na sakádu) v každom voxeli mozgu, posunutie času prípravy odozvy na čas od 1.5 s, aby sa zohľadnil nástup tejto zložky v skúškach a sakádovej odozve v časovom priebehu pomocou 3 s. Ďalej, IRF pre celú skúšku (tj cue, príprava a odozva spolu) v každom voxeli sa vytvoril spustením samostatnej dekonvolučnej analýzy, v ktorej sme kódovali iba začiatok každej skúšky a odhadli odpoveď až na 21 s po odozve. začiatku štúdie. Každý z týchto časových priebehov (cue, príprava odpovede [posunutá na čas], odozva na sakádu [čas posunutá], súhrnná odozva a odpoveď na celú skúšku) boli potom spriemerované v každom voxeli identifikovanom v „hlavnom účinku času“ masky gule a vynesené (Ďalšie obrázky. 1-6). Tento postup bol potom replikovaný pre prípravu odpovede a masky sférickej odozvy. Táto kontrola platnosti ukázala, že súčet časových úsekov komponentu má za následok typickú hemodynamickú odozvu, ktorá poskytuje ďalšiu podporu, že naše postupy dekonvolúcie sú presné. Doplnkové obrázky 1 – 6 zobrazujú ukážkové grafy z našej časovo-verifikačnej analýzy. Vysoký stupeň podobnosti bol zistený medzi časovými priebehmi sčítaných (hrubé čierne čiary) a celých pokusov (červené čiary) a kanonických profilov HDR.

výsledky

Správanie

Opakované merania ANOVA o správnych mierach inhibičnej odozvy v jednotlivých vekových skupinách a stimulačných podmienkach ukázali významný hlavný účinok stimulačného typu (F(1,32) = 18.9424, P <0.001) a trend hlavného účinku vekovej skupiny (F(1,32) = 3.491, P = 0.071), ale žiadna interakcia medzi vekovými skupinami a stimulačným typom. Podľa očakávania všetci účastníci dôsledne dodržiavali chyby prosaccade s opravnými odpoveďami na vhodné miesto, podobne ako predchádzajúce prehľady (Velanova a kol. 2008), čo naznačuje, že pokyny úlohy boli pochopené, ale došlo k zlyhaniu inhibície reflexnej sakády.

Vzhľadom na naše hypotézy, že dospelí a dospievajúci by v porovnaní s neutrálnymi štúdiami vytvorili menej inhibičných chýb v porovnaní s neutrálnymi štúdiami, plánované porovnania vplyvu stimulačného typu na výkonnosť (správna miera odpovede a latencia) v rámci každej vekovej skupiny (odmena vs. neutrálna u adolescentov; neutrálne pre dospelých) boli tiež uskutočnené použitím Bonferroni upravených hladín alfa 0.025 na test (0.05 / 2). Adolescenti v porovnaní s neutrálnymi skúškami vytvorili výrazne vyšší počet správnych AS na odmeňovaní (t(17) = 4.500, P <0.001) (pozri Obr. 2A). Výkonnosť dospelých ukázala trend zlepšenia odozvy v porovnaní s neutrálnymi štúdiami (t(15) = 1.939, P = 0.072).

Obrázok 2. 

Výsledky správania. (A) Správna miera odpovede u adolescentov (ľavé stĺpce) a dospelých (pravé stĺpce) pre neutrálne (nevyplnené stĺpce) a odmeňované (haškované stĺpce) štúdie. (B) Latencie správnych AS. (C) Latencie inhibičných chýb. Jedna hviezdička (*) označuje ...

Latencia na spustenie správneho AS ukázala hlavný účinok stimulu (F(1,32) = 22.695, P <0.001), ale žiadny hlavný účinok na vekovú skupinu alebo vekovú skupinu prostredníctvom motivačnej interakcie. Plánované porovnania odhalili, že obe vekové skupiny generovali významne rýchlejšie AS na odmenu v porovnaní s neutrálnymi skúškami (dospievajúci, t(17) = 3.215, P = 0.005 a dospelí, t(15) = 3.498, P = 0.003).

Latencie chybných sakád (označované ako „progresívne chyby“, keď subjekty spočiatku pozerajú smerom k periférnemu stimulu) nepreukázali významnú vekovú skupinu pomocou stimulačnej interakcie. Plánované porovnania ukázali, že dospievajúci, ale nie dospelí, v porovnaní s neutrálnymi štúdiami vytvorili výrazne rýchlejšie odpovede na odmeňovanie (t(17) = 2.400, P = 0.022). Obrázok 2B,C vykresľuje latencie správnych a nesprávnych AS, resp. Prostriedky a štandardné odchýlky pre správnu mieru odpovede a latencie pre správne pokusy sú uvedené v Tabuľka 1.

Tabuľka 1 

Výsledky správania pre odmeny a neutrálne skúšky AS

Nakoniec, vzhľadom na relatívne širokú vekovú skupinu testovaných adolescentov, sa uskutočnilo samostatné porovnanie „starších“ a „mladších“ adolescentov v rámci skupiny s cieľom preskúmať možnosť, že vekový rozdiel medzi staršími adolescentmi a dospelými nie je dostatočne veľký na to, aby sa preukázali rozdiely. To znamená, že v prípade, že starší adolescenti dosahujú signifikantne odlišné výsledky ako mladšie osoby, potom údaje od starších adolescentov by mohli viesť k nevýznamným účinkom veku. Použili sme medián rozdelenia rozdeliť 18 dospievajúcich subjektov do starších (N = 9; 6 17-ročných a 3-rokov vo veku 16) a mladších skupín (N = 9; 3 13-rok-olds, 1 14-rok-starý, 4 15-rok-olds, a 1 16-rok-starý [najmladší z 4 16-olds rokov]). Nezávislá vzorka t- testy boli uskutočňované na „mladej“ a „starej“ adolescentnej korektnej odpovedi a latencia pre obidva typy skúšok. Žiadne významné rozdiely (všetky Pboli pozorované> 0.05).

fMRI

Distribuovaná sieť mozgových oblastí bola zapojená počas každej pokusnej epochy u dospelých aj adolescentov, vrátane očakávaných okulomotorických kontrolných oblastí (napr. Kortikálnych očných polí a bazálnych ganglií) a regiónov súvisiacich s odmenou (napr. OFC a VS) (Obr. 3). V niekoľkých lokusoch sme identifikovali významné vekové a / alebo stimulačné interakcie s časom buď v celej odhadovanej odpovedi (13 časové body) alebo TRs 3 – 6 (pozri Materiály a metódy). Tieto výsledky, oddelené skúšobnou dobou, sú podrobnejšie opísané nižšie.

Kontrolná oblasť: primárny vizuálny kortex

Funkčne definované klastre nachádzajúce sa vo vizuálnej kôre (BA 17, 18) počas každej štúdie potvrdili, že dospievajúci vytvárajú podobný HDR v porovnaní s dospelými. Preskúmané ohniská preukázali silnú účasť na úlohe AS, ale žiadne interakcie veku alebo stimulačného typu podľa času (Doplnkový obrázok 7).

Epoch 1: Incentívna Cue

Regióny súvisiace s odmenami

Počas prezentácie stimulačného tábora pravý VS (Talairachove súradnice: 14, 2, −7) vykazoval významnú interakciu v závislosti od veku (F(12,384) = 3.082, P = 0.023) pri posudzovaní celého odhadovaného časového priebehu (13 časové body). Dospelí vykazovali pozitívnejšiu aktivitu počas odmien, zatiaľ čo dospievajúci vykazovali negatívnu reakciu. V tejto oblasti vykazovali dospievajúci odmeňovanie a neutrálny časový priebeh skoré negatívne odchýlky, zatiaľ čo dospelí vykazovali minimálnu odozvu na odmeny, po ktorých nasledovala silnejšia pozitívna reakcia v oboch typoch skúšok (Obr. 4). Pri zvažovaní iba počiatočného aspektu časového priebehu (TRs 3 – 6) tento región stále vykazoval trend (F(3,96) = 2.368, P = 0.076). Avšak ľavý VS (−10, 2, −4) ukázal významnú interakciu podľa veku (F(3,96) = 3.204, P = 0.027) cez toto kratšie časové rozpätie. V tomto rozsahu, podobne ako pravý VS, dospievajúci vykazovali skoré negatívne reakcie v časových úsekoch odmeňovania a neutrálnych štúdií, zatiaľ čo dospelí nevykazovali žiadne odchýlky od základnej línie.

Regulačné a in vitro inhibičné oblasti

Žiadny zo skúmaných ROI testov neukázal signifikantný vekový čas, stimuláciu podľa času alebo vek stimuláciou časovou interakciou v rámci odhadovaných časových bodov 13 počas prezentácie stimulačného tága. V rámci TRs 3 – 6 sme však pozorovali stimuláciu časovou interakciou pozdĺž pravej sPCS (26, −13, 53) (F(3,96) = 2.695, P = 0.05), pravý spodný predný gyrus (44, 11, 32) (F(3,96) = 4.474, P = 0.006), ako aj ľavý precuneus (−28, −64, 41) (F(3,96) = 2.959, P = 0.036). V ľavej IPL (−28, −52, 38) (BA 7, dorzálnej a mediálnej až po supramarginal gyrus) bol pozorovaný vek podnetom časovej interakcie (F(3,96) = 3.397, P = 0.021) (Tabuľka 2). V každom z týchto regiónov boli odpovede odmeňovania adolescentov podobné ako odmeny pre dospelých a kurzy neutrálneho času (Obr. 4). Avšak adolescenti vykazovali v týchto oblastiach počas neutrálnych štúdií zmiernené reakcie.

Tabuľka 2 

Regióny pozorované počas cue (len správne štúdie), ktoré vykazovali významné interakčné účinky

Tabuľka 3 poskytuje umiestnenie vrcholových voxelov pre všetky funkčné klastre pozorované v a priori anatomických oblastiach, ktoré demonštrujú významnú moduláciu v čase počas stimulačnej etapy.

Tabuľka 3 

Regióny vykazujúce hlavný účinok času v anatomických ROI, pozorované počas cue (len správne skúšky).

Epoch 2: Príprava odpovede / očakávania

Regióny súvisiace s odmenami

V nadväznosti na epochu stimulačného tága, počas prípravy / predvídania odozvy, jeden klaster vpravo VS (11, 8 a −7) ukázal významnú interakciu podľa veku (F(12,384) = 2.586, P = 0.05) v odhadovaných časových bodoch 13. Vyšetrenie času z tohto regiónu odhalilo zvýšenú odpoveď adolescenta počas odmeňovania v porovnaní s neutrálnymi skúškamiObr. 5). Dospelí preukázali malú účasť tohto regiónu s iba slabou pozitívnou odozvou počas neutrálnych skúšok a neskoršou negatívnou odchýlkou ​​počas testov v tejto oblasti. V rámci obmedzenejšieho časového intervalu TRs 3 – 6 táto oblasť stále vykazovala významnú interakciu podľa veku (F(3,96) = 6.618, P <0.001).

Regulačné a in vitro inhibičné oblasti

V ľavej sPCS (−25, −13, 56) sa pozoroval významný vek podľa motivácie v čase interakcie (F(12,384) = 2.889, P = 0.032) počas celého odhadovaného pokusu. V tejto oblasti mali dospievajúci vyšší počiatočný vrchol v porovnaní s dospelými v oboch typoch stimulov, ako aj časovo predĺženú reakciu počas skúšok odmeňovania (Obr. 5). Vzhľadom na iba TRs 3 – 6, vek v závislosti od času interakcie v tomto regióne bol znížený na trend (F(3,96) = 2.282, P = 0.084).

Všade, naprieč TRs 3 – 6, sme pozorovali interakciu v závislosti od veku v pravom mediálnom frontálnom gyruse (MFG) / vynikajúcom frontálnom gyruse (17, −10, 53) (F(3,96) = 2.915, P = 0.038). Významný vek podnetom časových interakcií sa pozoroval aj v iných zhlukoch 2 pozdĺž ľavej sPCS, (−25, −19, 47) (F(3,96) = 2.920, P = 0.038) a (−31, −10, 44) (F(3,96) = 2.909, P = 0.038). V každej z týchto oblastí boli odpovede adolescentov počas odmeňovania a neutrálnych štúdií v porovnaní s dospelými zvýšené (Obr. 5). Podpriemerne sa v ľavom iPCS (−28, −1, 35) pozoroval významný vek podnetom časovej interakcie (−XNUMX, −XNUMX, XNUMX).F(3,96) = 3.281, P = 0.024). V tomto regióne bola odpoveď na odmenu mladistvých podobná odmeňovaniu dospelých a neutrálnym reakciám, pričom každý časový priebeh bol na vrchole približne na úrovni 7.5s. Priebeh adolescentného neutrálneho času dosiahol menší maximálny čas (3 s) a počas tohto časového rozpätia klesol na základnú čiaru (Obr. 5). Významný vek podnetom časovej interakcie (F(3,96) = 3.836, P 0.012) naprieč TRs 3 – 6 bol pozorovaný aj v ľavom MFG / prednom cinguláte (−7, 29, 35) (Tabuľka 4). Adolescenti prejavili zvýšenú odozvu na odmenu v porovnaní s neutrálnymi štúdiami a na odmenu dospelých a neutrálne reakcie.

Tabuľka 4 

Regióny pozorované počas prípravy odpovede (len správne štúdie), ktoré vykazovali významné interakčné účinky

V zadnej parietálnej kôre, klaster v pravom prekuneus (BA 7) (8, −58, 53) ukázal významnú interakciu v závislosti od veku (F(12,384) = 3.093, P = 0.024) v odhadovaných časových bodoch 13. Ako ukazujú časové kurzy z tohto regiónu (Obr. 5), adolescenti v porovnaní s dospelými mali väčšiu evokovanú aktivitu pre oba typy stimulačných pokusov. V rámci TRs 3 – 6 bol v tejto oblasti stále prítomný významný stimulačný stav podľa interakcie podľa veku (F(3,96) = 4.143, P = 0.008).

Tabuľka 5 poskytuje umiestnenie vrcholových voxelov pre všetky funkčné klastre pozorované v a priori anatomických oblastiach, ktoré demonštrujú významnú moduláciu v priebehu času v priebehu prípravy na prípravu.

Tabuľka 5 

Regióny vykazujúce hlavný vplyv času v anatomických ROI, pozorované počas prípravy odpovede (len správne štúdie)

Epoch 3: Saccade Response

Regióny súvisiace s odmenami

Počas epochy sakádovej odpovede ľavý OFC (−25, 44, −4) ukázal interakciu podľa veku (F(3,96) = 4.44, P = 0.006) (Obr. 6, vľavo). Táto oblasť vykazovala zvýšenú aktivitu primárne u adolescentov počas neutrálnych štúdií. Žiadna významná aktivácia nebola pozorovaná vo VS počas obdobia sakádovej odozvy.

Regulačné a in vitro inhibičné oblasti

Pravý predný cingulate, BA 24, (2, 23, 26) preukázali stimuláciu časovou interakciou (F(3,96) = 3.99, P = 0.010) (tabuľka 6). Podobne ako vo vyššie uvedenom klastri OFC, časová dráha z tejto oblasti ukázala zvýšenú aktivitu primárne u adolescentov počas neutrálnych pokusov. Oblasť v ľavom prednom cingulárnom gyruse, BA 24, 32, (−1, 11 a 35) ukázala významný vek podnetom časovej interakcie (F(12,384) = 2.860, P = 0.037) v celej odhadovanej odozve. Časové úseky od ľavého predného cingulátu (Obr. 6vľavo dole vykazoval počiatočný vrchol u dospelých počas skúšok odmeňovania a podobnú odpoveď u dospievajúcich počas neutrálnych štúdií. Adolescenti preukázali väčšiu negatívnu odozvu počas skúšok odmeňovania. Cez TRs 3 – 6, významná veková skupina podľa interakcie podľa času (F(3,96) = 4.474, P = 0.006) zostal pre túto oblasť.

Rozsiahla aktivita bola pozorovaná inde v a priori okulomotorických kontrolných oblastiach v oboch vekových skupinách počas obdobia sakádovej odozvy, vrátane sPCS, zadného parietálneho kortexu a putamenu (Tabuľka 7), ktoré nepreukázali významné interakcie veku alebo stimulu (\ tObr. 6, správny).

Tabuľka 7 

Regióny, ktoré vykazujú hlavný vplyv času v anatomických ROI, pozorované počas odpovede na sakádu (len správne štúdie)
Tabuľka 6 

Regióny pozorované počas reakcie na sakádu (len správne štúdie), ktoré vykazovali významné interakčné účinky

Diskusia

Použili sme rýchle, udalosti súvisiace fMRI, aby sme preskúmali vývojové rozdiely v aktivácii systému odmeňovania a vplyvy podmienenosti odmeňovania na kontrolu okulomotorickej inhibície, pretože zdraví dospievajúci a dospelí vykonávali AS úlohu sprostredkovanú peňažným stimulom. Aj keď sa správanie v oboch vekových skupinách zlepšilo v porovnaní s neutrálnymi štúdiami, zistilo sa niekoľko rozdielov vo vzoroch BOLD reakcií počas rôznych epoch alebo štádií spracovania odmien. Najvýraznejšie, dospievajúci v porovnaní s dospelými demonštrovali oslabené reakcie vo VS počas stimulačného tága, po čom nasledovala zvýšená odozva vo VS a sPCS počas prípravy odpovede (očakávania odmeňovania) na pokusy o odmenu. Táto zvýšená aktivita počas prípravy odpovede môže prispieť k výraznému zlepšeniu správnych rýchlostí adolescentov, ako bude podrobnejšie opísané nižšie.

Vývojové rozdiely v odmeňovacích účinkoch na správanie AS

V porovnaní s neutrálnym stavom boli skúšky s podmienenou odmenou spojené so zlepšenou schopnosťou správne inhibovať (adolescenti) a urýchliť reakcie (dospievajúci a dospelí). Tieto výsledky sú v súlade s predchádzajúcou behaviorálnou prácou, ktorá ukazuje zníženú chybovosť s odmenou pre dospelých a adolescentov počas odmeňovaných AS úloh (Duka a Lupp 1997; Jazbec a kol. 2005, 2006; Hardin a kol. 2007) a naznačujú, že podstatné zložky obvodov podporujúcich moduláciu odmeňovania inhibičnej kontroly sú on-line v období dospievania. Naše výsledky tiež naznačujú, že adolescenti môžu byť obzvlášť citliví na odmeňovanie modulácie inhibičnej kontroly vzhľadom na to, že dospievajúci, ale nie dospelí, vykazujú významné zlepšenie správnej miery odpovede. Nemôžeme sa však spoľahnúť na základe samotných údajov o očiach, že výkonnosť adolescentov je citlivejšia na odmenu, keďže významná veková skupina podľa interakcie stimulačného typu nebola pozorovaná. Môže to byť tak, že dospelí už vykonávali úlohu na vysokej úrovni počas neutrálnych skúšok a že nemusí existovať toľko priestoru na zlepšenie v testoch odmeňovania (tj stropný efekt). Budúca práca by mohla ďalej skúmať rozdiely v citlivosti na odmeny zvýšením obtiažnosti úlohy odmeňovaného AS (napr. Skrátením trvania prípravného obdobia). Okrem toho, aj keď horší výkon adolescentov na neutrálnych štúdiách možno pripísať relatívnej nezrelosti v inhibičnej kontrole, je tiež možné, že adolescenti nenašli neutrálne pokusy ako „odmeňovanie“ ako dospelí. Inými slovami, dospelí mohli byť viac motivovaní k dobrému výkonu bez ohľadu na typ stimulu, zatiaľ čo dospievajúci mohli venovať osobitnú pozornosť len skúškam, v ktorých bola v stávke odmena. Budúca práca porovnávajúca správanie adolescentov a dospelých na skúškach s neutrálnymi podnetmi, ako aj podnety odmien a strát / trestov, ktoré sa parametricky líšia v rozsahu, je potrebná na poskytnutie väčšieho prehľadu o tejto otázke.

Adolescenti aj dospelí vytvorili rýchlejšie odmeny v porovnaní s neutrálnymi skúškami, čo odzrkadľovalo motivačné účinky potenciálnej peňažnej odmeny na endogénne poháňaných sakádach.Roesch a Olson 2004; Hikosaka a kol. 2006). Údaje o latencii, ktoré sú tu uvedené, sú v súlade s predchádzajúcimi štúdiami neľudských primátov, ktoré ukazujú, že sakády na odmeňované (oproti nerevidovaným) miestam majú znížené latencie, čo je dôsledok zvýšenej hladiny kontralaterálnej aktivity neurónov v bazálnych gangliách pred reakciami pohybu očí (Hikosaka a kol. 2006). Okrem toho, latencie AS chýb boli tiež rýchlejšie u odmeňovania oproti neutrálnym štúdiám u adolescentov, ale nelíšili sa v skupine dospelých. Pozorovanie, že adolescenti majú rýchlejších latencií počas skúšok versus neutrálne pokusy, naznačuje, že adolescenti môžu byť citlivejší na odmeňovanie nepredvídaných okolností; táto zvýšená reaktivita na odmeny môže prispieť k zvýšeniu impulzivity počas dospievania.

Súhrnne povedané, výsledky správania naznačujú, že stimulácia odmeňovania zlepšuje celkovú inhibičnú kontrolu (tj správnu mieru odpovede) a znižuje čas sakadickej reakcie u adolescentov aj dospelých.

Účinky odmeňovania na odozvy mozgu u dospievajúcich verzus dospelí

Aj keď adolescenti v rámci tejto úlohy prijímali do značnej miery podobnú neurónovú sieť ako dospelí, vrátane VS, sPCS, IPL a stredného frontálneho gyrusu, existovali odlišné vývojové rozdiely v aktivácii počas oddelených epoch úlohy. Boli pozorované dva hlavné modely rozdielov vo vekových skupinách: 1) regióny, kde adolescenti vykazovali rôzny nábor pre odmeňovacie skúšky ako dospelí, čo naznačuje, že v oblasti spracovania odmeňovania a 2 existujú oblasti, v ktorých adolescenti vykazovali väčší nábor v rámci stimulov, čo podporovalo predchádzajúce zistenia nezrýchlosti v inhibičnej kontrole. Tieto rozdiely budú podrobnejšie diskutované v nasledujúcich častiach:

Pozorovali sme najmä, že v skúmaných epochách sme pozorovali bilaterálne klastre aktivácie v sPCS blízko križovatky s vrchným čelným sulkom, oblasť opakovane naznačovala, že je ľudským homológom opičieho FEF (Luna a kol. 2001; Curtis a Connolly 2008). Jednorazové záznamy z nehumánnych primátov ukázali, že FEF neuróny sú aktívne počas prípravnej fázy odozvy AS testov a zvyšujú sa smerom k dosiahnutiu sakády (Bruce a Goldberg 1985; Hanes a Schall 1996; Munoz a Everling 2004). Vzhľadom na to, že klastre aktivácie v blízkosti sPCS zistené v tejto štúdii boli skutočne aktívne počas prípravného obdobia a opäť počas odozvy sakády (pozri Ďalšie obrázky) a že hlásené klastre boli priestorovo blízko klastrov identifikovaných pomocou podobných okulomotorických paradigiem (AS, vizuálne vedené a pamäťovo riadené sakádové úlohy) v predchádzajúcich štúdiách z nášho laboratória (Luna a kol. 1998, 2001; Geier a kol. 2007, 2009) a ďalšie (Paus 1996; Sweeney a kol. 1996; Brown et al. 2004; Curtis a Connolly 2008), opatrne sme dospeli k záveru, že hlásené sPCS klastre aktivácie v blízkosti spojenia s vrchným čelným sulkom (BA 6) sú pravdepodobne ľudským homológom opičieho FEF.

Podobne, aktivácia pozdĺž dorsomediálnej steny v blízkosti dorzálnej časti paraCS (BA 6) bola spoľahlivo spojená s pohybmi očí (Grosbras a kol. 1999) a často sa označuje ako doplnkové oko (SEF) (\ tLuna a kol. 2001; Brown et al. 2004). Kôra bezprostredne rostrálna k vertikálnej čiare, ktorá siaha od prednej šľachy, susediacej s domnelým SEF, sa často označuje ako presupplementárna motorická oblasť (Luna a kol. 2001; Curtis a D'Esposito 2003). V zostávajúcich častiach sa tieto regióny odvolávajú na ich predpokladané funkčné označenia ako prostriedok na uľahčenie porovnania našich výsledkov, existujúcej literatúry o zobrazovaní neuroimagingu a bohatých neľudských primátov okulomotorických a odmeňovacích literatúr.

Vývojové rozdiely v hodnotení odmien

Počas prezentácie stimulačného tábora (prsteň dolárových poukážok alebo librových znakov), keď bola pôvodne hodnotená valencia stimulačného tága (tj keď subjekt určil, či má byť blížiaci sa súd odmenou „zisk“ alebo neutrálny „nie“ dospelí a dospievajúci vykazovali diferenciálnu odozvu vo VS. VS bola dôsledne zapojená do funkčných zobrazovacích štúdií počas predbežného spracovania odmien, vrátane počiatočnej detekcie odmien, predikcie a očakávania (Knutson a Cooper 2005). Dospievajúci preukázali počiatočnú negatívnu reakciu, ktorá bola takmer identická pre odmeňovanie a neutrálne pokusy (Obr. 4), ktoré naznačujú, že valencia tága nebola diferencovane spracovaná. V kontraste, dospelí ukázali aktivitu v pravej VS počas odmeňovacieho tága, ktorá ukázala určitú diferenciáciu od neutrálnych podnetov, čo svedčí o tom, že hodnotenie odmeňovania bolo hodnotené. Okrem toho bol pozorovaný neskorší vrchol v blízkosti konca odhadovanej odpovede pre obidve štúdie, a to ako pre odmeňovanie, tak pre neutrálne štúdie u dospelých, ale nie u adolescentov.

Pozorované zmeny BOLD signálu u dospelých a dospievajúcich VS môžu súvisieť s dynamikou signalizácie DA (Knutson a Gibbs 2007). Štúdie neľudských primátov preukázali, že DA neuróny, ktoré pochádzajú zo stredného mozgu a prominentne sa premietajú do chrbtovej a ventrálnej striatum a PFC, fázovo reagujú na stimuly predpovedania a odmeňovania (Schultz 1998) a ako taký by pravdepodobne pôsobil ako reakcia na prezentáciu stimulačných podnetov v tejto štúdii. Okrem toho sa ukázalo, že niektoré DA neuróny majú fázové aktivácie, po ktorých nasledujú depresie v reakcii na nové alebo intenzívne stimuly (Schultz a kol. 1993; Schultz 2002). Zoslabené profily odozvy pozorované u adolescentov by preto mohli odrážať, že stimulačný tábor bol spočiatku viac motivačne výrazný alebo intenzívny pre adolescentov. U dospelých, hoci základné neuronálne mechanizmy, ktoré prispievajú k neskoršiemu výskytu, nie sú známe a musia byť opatrne interpretované, jedným z možných faktorov môže byť pomalé, tonické vypaľovanie DA neurónov, ktoré sa môže vyskytnúť v predĺžených časových mierkach (Schultz 2002; Knutson a Gibbs 2007). Tento mechanizmus, ktorý by mohol byť užitočný na udržanie motivačného spracovania v dlhších časoch, nemusí byť ešte dospievajúci. Je možné, že tieto rozdielne vzory odpovedí u dospelých a adolescentov súvisia so zmenami hustoty a distribučných vzorcov rôznych subtypov DA receptorov vyskytujúcich sa s vekom (Seeman a kol. 1987; Meng a kol. 1999; Spear 2000).

Regulačné a kontrolné regióny boli prijaté na základe stimulačného podnetu pre poberateľov stimulov pre dospelých a odmien v adolescentoch (Obr. 4). Počas neutrálnych štúdií však boli reakcie adolescentov v týchto oblastiach jasne oslabené napriek tomu, že urobili správne inhibičné odpovede (pripomínajú, že do analýzy časového priebehu boli zahrnuté iba správne štúdie). Vzhľadom na to, že dospievajúci vo všeobecnosti zaznamenali viac chýb počas neutrálnych štúdií a mali pomalšie časy začatia liečby v priebehu správnych neutrálnych štúdií, tieto výsledky naznačujú, že bez stimulačných adolescentov vykazujú znížený nábor regiónov, o ktorých je známe, že podporujú AS výkon (Everling a kol. 1997; Connolly a kol. 2002; Curtis a D'Esposito 2003). Zvýšená aktivita počas skúšok odmeňovania v prefrontálnych regiónoch vrátane predpokladaného FEF, o ktorom je známe, že podporuje plánovanie okulomotorickej odpovede (Curtis a D'Esposito 2003), naznačuje, že tieto frontálne oblasti môžu sprostredkovať rýchle, správne inhibičné reakcie u adolescentov. Okrem toho odpovede dospelých na odozvu, najmä v ľavej IPL a pravej iPCS, boli dočasne rozšírené v porovnaní s neutrálnou odpoveďou dospelých a na adolescentnú aktivitu. Každá z týchto oblastí bola predtým zapojená do rôznych aspektov kontroly okulomotoriky a / alebo pozornosti (Gitelman a kol. 1999; Cabeza a Nyberg 2000; Luna a kol. 2001; Brown et al. 2004), najmä v reakcii na prípravu (\ tConnolly a kol. 2002; Curtis a Connolly 2008). Zvýšená angažovanosť týchto regiónov počas odmeňovacích kampaní pravdepodobne odráža, že potenciálne zisky sú viac pozorné pre obe vekové skupiny, prekvapivo, čo pravdepodobne prispieva k ich rýchlejšiemu oneskoreniu reakcie a vyššej správnej miere odpovedí. Odmeny môžu mať väčší relatívny vplyv na pozornosť a výkonnosť u adolescentov v porovnaní s dospelými, keďže dospievajúci vykazujú slabé skoré reakcie v týchto regiónoch počas neutrálnych skúšok, ale zvýšenú účasť počas testov odmeňovania. Dospievajúci stále nevykonávajú úlohu AS, ako aj dospelí (Fischer a kol. 1997; Munoz a kol. 1998; Klein a Foerster 2001) naznačujúce, že je pre nich ťažšie dobrovoľne inhibovať reakciu. Kvôli týmto väčším ťažkostiam s kognitívnou kontrolou sa dospievajúci môžu spoliehať na prefrontálne výkonné systémy na podporu zlepšeného výkonu podobným spôsobom ako dospelí, ktorí vykazujú zvýšené spoliehanie sa na prefrontálne systémy, keď je kognitívna záťaž zvýšená (Keller a kol. 2001).

Vývojové rozdiely v príprave odmien / odozve

Počas obdobia prípravy odpovede / predvídania odmeny (červený fixačný kríž), keď subjekty pravdepodobne predpokladali, že budú reagovať na odmenu alebo na žiadny zisk (neutrálny), zistili sme, že adolescenti, ale nie dospelí, vykazovali silnú aktivitu vo VS počas skúšok odmien (Obr. 5 hore v ľavo). Tento výsledok naznačuje hyperaktivitu počas predvídania odmeny u adolescentov v porovnaní s dospelými. Naše výsledky demonštrujúce relatívnu hyperaktívnu funkciu VS počas prípravy odpovede, ale nedostatočne funkčnú (negatívnu) funkciu skôr počas úvodnej prezentácie stimulačného tága, môžu hovoriť o prebiehajúcom probléme v literatúre o odmeňovaní týkajúcej sa hyper versus hypofunkčnosti systému odmeňovania adolescentov (Spear 2000; Chambers a kol. 2003; Ernst a kol. 2006). Napríklad, Bjork a kol. (2004) zistili, že adolescenti neaktivujú VS v porovnaní s dospelými v období, keď subjekty predpokladajú, že budú reagovať na odmenu, pričom podporia hypotézu o hypofunkčnosti. Naproti tomu Ernst a kol. (2005) a Galvan a kol. (2006) (keď bola hodnota odmeny vysoká), napríklad ukázala, že dospievajúci „nad“ aktivujú túto oblasť v reakcii na získanie odmeny, ktorá podporuje hyperfunkčnosť. Naše údaje ukazujú, že adolescentná VS môže ukázať „oboje“: počiatočný pokles aktivity v reakcii na stimulačné podnety, ktoré by sa mohli interpretovať ako relatívna nečinnosť, po čom nasleduje výrazná hyperaktívna reakcia na očakávania odmeňovania. Uvádzané výsledky informujú o tom, čo sa v literatúre javí ako protichodné zistenia a naznačujú, že môžu existovať rôzne vývojové trajektórie pre časovo odlišné štádiá spracovania predvídateľných odmien.

Aj keď mechanizmus, ktorý je základom štruktúry aktivity pozorovanej u adolescentnej VS, nie je možné priamo určiť z tejto štúdie, zvýšená DA signalizácia je potenciálnym faktorom, ktorý prispieva k jej vzniku. Konvergujúce dôkazy z modelov hlodavcov a primátov naznačujú celkový nárast hladín DA počas dospievania (Seeman a kol. 1987; Kalsbeek a kol. 1988; Rosenberg a Lewis 1994, 1995; Meng a kol. 1999; Pozrite si recenziu Spear 2000), ktorý v spojení s odlišnou konšteláciou subtypov receptora DA (Seeman a kol. 1987; Meng a kol. 1999; Spear 2000) a pravdepodobný celkový počet synapsií v striate (Sowell a kol. 1999), môže prispieť k rôznym formám zvýšenej odmeňovacej odozvy, negatívnej činnosti v reakcii na stimulačný tábor (odráža zvýšenú dôležitosť odmeny) a pozitívnych reakcií počas prípravy reakcie (odráža zvýšené očakávanie odplaty). a Knutson 2).

Adolescenti tiež preukázali zvýšený nábor predpokladaného FEF v porovnaní s dospelými v prípravnom období pre neutrálne aj odmeňovacie štúdie. To naznačuje, že adolescenti najskôr pripravujú FEF viac ako dospelí pri príprave na správnu inhibičnú odpoveď bez ohľadu na stimuly odmeňovania. Dôležité je, že adolescenti tiež vykazovali časovo predĺžené reakcie počas testov odmeňovania v údajnom FEF, ako aj MFG / prednom cinguláte (Obr. 5). Štúdie nehumánnych primátov ukázali, že prípravné zvyšovanie hladín aktivity v „fixačných“ neurónoch FEF prispieva k úspešnej inhibícii sakády smerom k periférnemu cieľu v AS úlohe, napríklad prostredníctvom tonickej inhibície motorických neurónov generujúcich sakádu (Schall a kol. 2002; Munoz a Everling 2004). Ukázalo sa, že neuróny v prednom cinguláte majú viacero signálov, vrátane tých, ktoré súvisia s očakávaním a dodaním výstuže (Schall a kol. 2002). Predpokladáme, že zvýšená aktivácia, ktorú sme pozorovali pri predpokladanom FEF, môže odrážať zvýšenie neuronálnej aktivity súvisiacej s fixáciou, ktorá potom prispieva k zlepšeniu výkonnosti adolescentov (správna miera odpovede) zlepšením prípravy odpovede. Okrem toho, zvýšené predvídacie signály vo VS a prednom cinguláte počas skúšok odmeňovania môžu prispieť k zlepšeniu signálu v domnelom FEF, čo by zase mohlo viesť k ešte väčšiemu vplyvu zhora nadol na neuróny v sakáde v caudate a superior colliculus (Ding a Hikosaka 2006; Hikosaka a kol. 2006). Na preskúmanie týchto navrhovaných mechanizmov budú potrebné budúce štúdie jednotlivých jednotiek.

V každom prípade tu uvedené údaje ďalej naznačujú, že neurálne mechanizmy, ktoré sú základom pre identifikáciu a predvídanie odmeňovania, sú široko rozšírené (napr. Cingulate, FEF a bazálne gangliá) (O'Doherty a kol. 2004) a nezrelé počas dospievania. Všeobecne sa predpokladá, že počas dospievania existuje normatívna nerovnováha medzi oblasťami mozgu súvisiacimi s odmenou a kognitívnou kontrolou, ktorá pravdepodobne vystavuje zraniteľnosť riziku (Steinberg 2004; Ernst a kol. 2006; Galvan a kol. 2006; Casey a kol. 2008). Môže ísť o to, že zrelé odmeňovanie motivované riadenie správania a vznik konzistentného adaptívneho rozhodovania podobného pre dospelých spočíva na funkčnej integrácii viacerých oblastí mozgu vrátane PFC (Luna a kol. 2004).

Vývojové rozdiely v odozve / odozve „Spätná väzba“

Počas reakcie na sakádu väčšina prijatých regiónov nepreukázala významnú skupinu alebo motiváciu časovými interakciami (Tabuľka 7; Obr. 6, správny). Adolescenti však počas neutrálnych skúšok, ktoré neboli významne postihnuté dospelými, silne rekrutovali oblasť v ľavom laterálnom OFC (Obr. 6, hore v ľavo). OFC sa podieľa na mnohých aspektoch spracovania odmien (Kringelbach a Rolls 2004), vrátane kódovania reprezentácií stimulačnej valencie a veľkosti počas spätnej väzby odmien (Delgado a kol. 2000, 2003). Bočný OFC bol spojený najmä s trestaním / negatívnymi výsledkami (O'Doherty a kol. 2001). Napriek tomu, že subjektom nebola daná explicitná spätná väzba v tejto úlohe na základe ich výkonnosti, preukázali dôkazy o vnútornej spätnej väzbe, keď bola urobená chyba. To znamená, že subjekty spoľahlivo dodržiavali nesprávne AS s nápravnými sakádami smerom k vhodnému miestu, čo naznačuje, že vedeli, že urobili chybu (Velanova a kol. 2008). Adolescenti tiež vykazovali diferenciálne odpovede primárne počas neutrálnych štúdií pri bilaterálnych dorzálnych predných cingulátoch (Obr. 6, v strede avľavo dole). Jedna navrhovaná úloha chrbtového predného cingulátu je v monitorovaní výsledkov správania (Ridderinkhof, Ullsperger a kol. 2004). Je možné, že pre adolescentov je hmatateľný výsledok správne vykonaných neutrálnych skúšok, kde peniaze nie sú zarobené ani stratené, nejednoznačný a možno negatívny, ako výsledok odmeny a je signalizovaný aktiváciou OFC a chrbtového predného cingulátu. Budúca práca zameraná na aktiváciu vyvolanú explicitnou chybnou spätnou väzbou počas podmieneného správania odmeny môže pomôcť objasniť úlohy OFC a dorzálneho predného cingulátu počas sakádovej reakcie v tejto úlohe.

Závery

Súčasné zistenia naznačujú, že odmeňovanie kontingentu prispieva k zlepšeniu inhibície odpovede u adolescentov a dospelých, čo naznačuje zvýšená miera správnych odpovedí a znížená latencia správnych AS. Poskytujeme počiatočné dôkazy fMRI o zvýšenej aktivite počas skúšok odmeňovania u adolescentných VS a predpokladaných FEF počas obdobia prípravy na prípravu, ktorá môže podporiť pozorované zlepšenia správania AS. V jednom experimente ďalej demonštrujeme, že adolescenti môžu počas hodnotenia odmeňovania ukázať negatívnu reakciu vo VS, potom neskôr v priebehu prípravy odpovede v porovnaní s dospelými nadmerne aktivovať VS, čo svedčí o pretrvávajúcich nezrýchlostiach v kľúčovom uzle systému odmeňovania adolescentov, ktorý by mohol byť chápané ako systém podhodnotenia a nadmerného odmeňovania. Tieto výsledky sa považujú za dôležité pre súčasné teoretické modely užívania rizika adolescentov. Napríklad nedávno navrhnutý triadický model (Ernst a kol. 2006) sa domnieva, že počas dospievania dochádza k normatívnej nerovnováhe medzi hyperaktívnym systémom odmeňovania (napr. VS sprostredkovaným VS) a obmedzeným poškodením (napr. amygdala sprostredkovaným) a regulačným / výkonným riadením (napr. PFC sprostredkované) obvody. V tomto modeli sa predpokladá, že dospievajúci sa zapájajú do riskovania v dôsledku kombinácie hypersenzitivity odmien a obmedzených procesov, ktoré kontrolujú jej vplyv na správanie. Naše výsledky naznačujú, že odmeny môžu „zlepšiť“ inhibičné kontrolné systémy najmä v období dospievania, a preto sú zdanlivo v rozpore s triádickým modelom. Môže sa však stať, že počas dospievania sa správanie, ktoré vedie k okamžitej odmene, zvyšuje na úkor dlhodobejšieho vyplácania. V kontexte tohto kontrolovaného experimentu inhibícia sakády vedie k získaniu cieľa (tj peňažná odmena), a teda zvýšená aktivita vo VS a predpokladaný FEF bol adaptívny. V nelaboratórnom prostredí, keď sa rozhodujete medzi alternatívami 2 (napr. Rýchla jazda za vzrušením a pomalším jazdením, aby sa predišlo nehode), môžu nezriadené funkcie vo funkcii systému odmeny ovplyvniť inhibičnú kontrolu / rozhodovanie smerom k akcii vedúcej k proximálnej odmene (napr. rýchlo a rýchlo a odhaliť zraniteľnosť voči negatívnym výsledkom (Steinberg a kol. 2009).

V súhrne, naše výsledky demonštrujú vývojové rozdiely v aktivácii mozgu v kľúčových uzloch odmeňovania a inhibičnom riadiacom obvode počas jednotlivých testovaných zložiek odmeny AS úlohy. Naše zistenia naznačujú, že kľúčové determinanty cieľovo orientovaného správania a rozhodovania, systémov odmeňovania a kognitívnych kontrol ešte nedosiahli dospelé úrovne funkcie v období dospievania, čo potenciálne prispieva k vzniku rizika v tejto vekovej skupine.

Doplnkový materiál

Doplnkový materiál možno nájsť na adrese: http://www.cercor.oxfordjournals.org/.

Financovanie

Národné zdravotné ústavy (RO1 MH067924, RO1 MH080243 až BL).

Doplnkový materiál

[Doplnkové údaje] 

Poďakovanie

Konflikt záujmov: Žiadne.

Referencie

  1. Adleman NE, Menon V, Blasey CM, Biele CD, Warsofsky IS, Glover GH, Reiss AL. Výskumná fMRI štúdia Stroopovej úlohy s farebným slovom. Neuroimage. 2002, 16: 61-75. [PubMed]
  2. Andersen SL. Trajektórie vývoja mozgu: bod zraniteľnosti alebo príležitosť? Neurosci Biobehav Rev. 2003, 27: 3 – 18. [PubMed]
  3. Arnett J. Bezohľadné správanie v dospievaní: vývojová perspektíva. Xxum: 1992: 12 – 339.
  4. Bjork JM, Knutson B, Fong GW, Caggiano DM, Bennett SM, Hommer DW. Incentívna aktivácia mozgu u adolescentov: podobnosti a rozdiely od mladých dospelých. J Neurosci. 2004, 24: 1793-1802. [PubMed]
  5. Bjork JM, Smith AR, Danube CL, Hommer DW. Vývojové rozdiely v zadnom nábore mezofrontálneho kortexu rizikovými odmenami. J Neurosci. 2007, 27: 4839-4849. [PubMed]
  6. Blair K, Marsh AA, Morton J, Vythilingam M, Jones M, Mondillo K, Pine DC, Drevets WC, Blair JR. Výber menšieho množstva dvoch zlo, tým lepšie z dvoch tovarov: špecifikovanie úloh ventromediálneho prefrontálneho kortexu a chrbtového predného cingulátu pri výbere objektu. J Neurosci. 2006, 26: 11379-11386. [PubMed]
  7. Blaukopf CL, DiGirolamo GJ. Diferenciálne účinky odmeňovania a trestu na vedomé a nevedomé pohyby očí. Exp Brain Res. 2006, 174: 786-792. [PubMed]
  8. Breiter HC, Aharon I, Kahneman D, Dale A, Shizgal P. Funkčné zobrazovanie nervových reakcií na očakávania a skúsenosti s peňažnými ziskami a stratami. Neurón. 2001, 30: 619-639. [PubMed]
  9. Breiter HC, Gollub RL, Weisskoff RM, Kennedy DN, Makris N, Berke JD, Goodman JM, Kantor HL, Gastfriend DR, Riorden JP a kol. Akútne účinky kokaínu na ľudskú mozgovú činnosť a emócie. Neurón. 1997, 19: 591-611. [PubMed]
  10. Breiter HC, Rosen BR. Funkčné zobrazovanie magnetickej rezonancie obvodov odmeňovania mozgu u človeka. Ann NY Acad Sci. 1999, 877: 523-547. [PubMed]
  11. Brown MR, Desouza JF, Goltz HC, Ford K, Menon RS, Goodale MA, Everling S. Porovnanie pamäťových a vizuálne vedených sakád pomocou fMRI súvisiacich s udalosťami. J. Neurophysiol. 2004, 91: 873-889. [PubMed]
  12. Brown MR, Goltz HC, Vilis T, Ford KA, Everling S. Inhibícia a generovanie sakád: rýchle udalosti-súvisiace fMRI prosaccades, antisaccades a nogo skúšky. Neuroimage. 2006, 33: 644-659. [PubMed]
  13. Brown TT, Lugar HM, Coalson RS, Miezin FM, Petersen SE, Schlaggar BL. Vývojové zmeny v ľudskej mozgovej funkčnej organizácii pre generovanie slov. Cereb Cortex. 2005, 15: 275-290. [PubMed]
  14. Bruce CJ, Goldberg ME. Primárne čelné očné polia. I. Jednotlivé neuróny prepúšťajúce pred sakádami. J. Neurophysiol. 1985, 53: 603-635. [PubMed]
  15. Bunge SA, Dudukovic NM, Thomason ME, Vaidya CJ, Gabrieli JD. Nezrelý frontálny lalok prispieva k kognitívnej kontrole u detí: dôkaz z fMRI. Neurón. 2002, 33: 301-311. [PubMed]
  16. Cabeza R, Nyberg L. Imaging kognícia II: empirický prehľad štúdií 275 PET a fMRI. J Cog Neurosci. 2000, 12: 1-47. [PubMed]
  17. Casey BJ, Jones RM, Hare TA. Dospievajúci mozog. Ann NY Acad Sci. 2008, 1124: 111-126. [Článok bez PMC] [PubMed]
  18. Casey BJ, Trainor RJ, Orendi JL, Schubert AB, Nystrom LE, Giedd JN, Astellanos FX, Haxby JV, Noll DC, Cohen JD a kol. Vývojová funkčná MRI štúdia prefrontálnej aktivácie počas výkonu úlohy go-no-go. J Cog Neurosci. 1997, 9: 835-847.
  19. Castellanos FX, Tannock R. Neuroscience poruchy pozornosti / hyperaktivity: hľadanie endofenotypov. Nat Rev Neurosci. 2002, 3: 617-628. [PubMed]
  20. Chambers RA, Taylor JR, Petenza MN. Vývojová neurocirkuitúra motivácie v adolescencii: kritické obdobie zraniteľnosti závislosti. Am J Psychiatry. 2003, 160: 1041-1052. [Článok bez PMC] [PubMed]
  21. Connolly JD, Goodale MA, Menon RS, Munoz DP. Dôkazy ľudského fMRI pre neurálne koreláty prípravného súboru. Nat Neurosci. 2002, 5: 1345-1352. [PubMed]
  22. Cooper JC, Knutson B. Valencia a význam prispievajú k aktivácii nucleus accumbens. Neuroimage. 2008, 39 (1): 538-547. [Článok bez PMC] [PubMed]
  23. Corbetta M, Kincade JM, Ollinger JM, McAvoy MP, Shulman GL. Dobrovoľná orientácia je oddelená od cieľovej detekcie v ľudskom zadnom parietálnom kortexe. Nat Neurosci. 2000, 3: 292-297. [PubMed]
  24. Cox RW. AFNI: softvér na analýzu a vizualizáciu neuroobrazov funkčnej magnetickej rezonancie. Comput Biomed Res. 1996, 29: 162-173. [PubMed]
  25. Posádky F, He J, Hodge C. Adolescentný kortikálny vývoj: kritické obdobie zraniteľnosti pre závislosť. Pharmacol Biochem Behav. 2007, 86: 189-199. [PubMed]
  26. Curtis CE, Connolly JD. Signály prípravy kaskády v ľudskej frontálnej a parietálnej kôre. J. Neurophysiol. 2008, 99: 133-145. [Článok bez PMC] [PubMed]
  27. Curtis CE, D'Esposito M. Úspech a neúspech potlačujúce reflexívne správanie. J Cog Neurosci. 2003; 15: 409 - 418. [PubMed]
  28. Curtis CE, D'Esposito M. Inhibícia nežiaducich akcií. In: Bargh J, Gollwitzer P, Moresella E, redaktori. Psychológia konania. 2008. Zv. 2. New York: Guilford Press.
  29. Dahl RE. Dospievajúci vývoj mozgu: obdobie zraniteľnosti a príležitostí. Adresa hlavnej poznámky. Ann NY Acad Sci. 2004, 1021: 1-22. [PubMed]
  30. Delgado MR, Locke HM, Stenger VA, Fiez JA. Dorsálne striatum odpovede na odmenu a trest: účinky valencie a veľkosti manipulácie. Cogn Affect Behav Neurosci. 2003, 3: 27-38. [PubMed]
  31. Delgado MR, Nystrom LE, Fissell C, Noll DC, Fiez JA. Sledovanie hemodynamických reakcií na odmenu a trest v striate. J. Neurophysiol. 2000, 84: 3072-3077. [PubMed]
  32. Ding L, Hikosaka O. Porovnanie modulácie odmeny v oblasti frontálneho oka a caudate makaka. J Neurosci. 2006, 26: 6695-6703. [PubMed]
  33. Duka T, Lupp A. Účinky stimulu na antisaccades: je zapojený dopaminergný mechanizmus. Behav Pharmacol. 1997, 8: 373-382. [PubMed]
  34. Durston S, Davidson MC, Tottenham N, Galvan A, Spicer J, Fossella JA, Casey BJ. Prechod od difúznej k fokálnej kortikálnej aktivite s vývojom. Dev Sci. 2006, 9: 1-8. [PubMed]
  35. Ernst M, Nelson EE, Jazbec S, McClure EB, Monk CS, Leibenluft E, Blair J, Pine DS. Amygdala a nucleus accumbens v odpovediach na príjem a opomenutie zisku u dospelých a dospievajúcich. Neuroimage. 2005, 25: 1279-1291. [PubMed]
  36. Ernst M, Borovica DS, Hardin M. Triadický model neurobiológie motivovaného správania v adolescencii. Psychol Med. 2006, 36: 299-312. [Článok bez PMC] [PubMed]
  37. Eshel N, Nelson EE, Blair RJ, borovica DS, Ernst M. Neurálne substráty výberu u dospelých a adolescentov: vývoj ventrolaterálnych predchodových a predných cingulárnych kortikúl. Neuropsychológie. 2007, 45: 1270-1279. [Článok bez PMC] [PubMed]
  38. Everling S, Krappmann P, Flohr H. Kortikálne potenciály, ktoré predchádzali pre- a antisaccades u človeka. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1997, 102: 356-362. [PubMed]
  39. Fischer B, Biscaldi M, Gezeck S. O vývoji dobrovoľných a reflexných zložiek v ľudskej sakádovej generácii. Brain Res. 1997, 754: 285-297. [PubMed]
  40. Galvan A, Hare TA, Parra CE, Penn J, Voss H, Glover G, Casey BJ. Skorší vývoj akumulovaní v porovnaní s orbitofrontálnym kortexom by mohol byť základom správania sa u adolescentov. J Neurosci. 2006, 26: 6885-6892. [PubMed]
  41. Geier CF, Garver K, Terwilliger R, Luna B. Vývoj údržby pracovnej pamäte. J. Neurophysiol. 2009, 101: 84-99. [Článok bez PMC] [PubMed]
  42. Geier CF, Garver KE, Luna B. Circuitry, ktorá je podkladom pre časovo rozšírenú priestorovú pracovnú pamäť. Neuroimage. 2007, 35: 904-915. [PubMed]
  43. Giedd JN, Vaituzis AC, Hamburger SD, Lange N, Rajapakse JC, Kaysen D, Vauss YC, Rapoport JL. Kvantitatívna MRI temporálneho laloku, amygdaly a hipokampu v normálnom ľudskom vývoji: vek 4 – 18 rokov. J Compar Neurol. 1996, 366: 223-230. [PubMed]
  44. Gitelman DR. ILAB: program pre postexperimentálnu analýzu pohybu očí. Behav Res Meth Instr Comp. 2002, 34: 605-612. [PubMed]
  45. Gitelman DR, Nobre AC, Parrish TB, LaBar KS, Kim YH, Meyer JR, Mesulam MM. Rozsiahla distribuovaná sieť pre skrytú priestorovú pozornosť: ďalšie anatomické vymedzenie založené na prísnych behaviorálnych a kognitívnych kontrolách. Brain. 1999, 122: 1093-1106. [PubMed]
  46. Goghari VM, MacDonald AW., 3rd Účinky rôznych experimentálnych modelov paradigmy kognitívnej kontroly na merania výsledkov správania a funkčného zobrazovania. J Cogn Neurosci. 2008, 20: 20-35. [PubMed]
  47. Gogtay N, Giedd JN, Lusk L, Hayashi KM, Greenstein D, Vaituzis AC, Nugent TF3, Herman DH, Clasen LS, Toga AW, et al. Dynamické mapovanie ľudského kortikálneho vývoja v detstve až do ranej dospelosti. Proc Natl Acad Sci USA. 2004, 101: 8174-8179. [Článok bez PMC] [PubMed]
  48. Goldman-Rakic ​​PS, Bates JF, Chafee MV. Prefrontálny kortex a vnútorne vytvorené motorické pôsobenie. Curr Opin Neurobiol. 1992, 2: 830-835. [PubMed]
  49. Grosbras MH, Lobel E, Van de Moortele PF, Lebihan D, Berthoz A. Anatomický medzník pre doplnkové očné polia u človeka odhalený funkčným zobrazením magnetickou rezonanciou. Cereb Cortex. 1999, 9: 705-711. [PubMed]
  50. Guyer AE, Nelson EE, Perez-Edgar K, Hardin MG, Roberson-Nay R, Monk CS, Bjork JM, Henderson HA, Pine DS, Fox NA, et al. Striatálna funkčná zmena u adolescentov charakterizovaná inhibíciou správania v ranom detstve. J Neurosci. 2006, 26: 6399-6405. [PubMed]
  51. Hallett PE. Primárne a sekundárne sakády k cieľom definovaným inštrukciami. Vision Res. 1978, 18: 1279-1296. [PubMed]
  52. Hanes DP, Schall JD. Nervová kontrola dobrovoľného začatia pohybu. Science. 1996, 274: 427-430. [PubMed]
  53. Hardin MG, Schroth E, Pine DS, Ernst M. Incentívna modulácia kognitívnej kontroly u zdravých, úzkostných a depresívnych adolescentov: rozdiely v rozvoji a psychopatológii. Psychiatria dieťaťa. 2007, 48: 446-454. [Článok bez PMC] [PubMed]
  54. Hare TA, O'Doherty J, Camerer CF, Schultz W, Rangel A. Disociácia úlohy orbitofrontálnej kôry a striata pri výpočte cieľových hodnôt a chýb predikcie. J Neurosci. 2008; 28: 5623–5630. [PubMed]
  55. Hikosaka O, Nakumura K, Nakahara H. Bazálne ganglia orientujú oči na odmenu. J. Neurophysiol. 2006, 95: 567-584. [PubMed]
  56. Irwin CE., Jr Teoretický koncept atriskového adolescenta. Adolesc Med. 1990, 1: 1-14. [PubMed]
  57. Jazbec S, Hardin MG, Schroth E, McClure E, Pine DS, Ernst M. Vek podmienených vplyvov na nepredvídané úlohy. Exp Brain Res. 2006, 174: 754-762. [Článok bez PMC] [PubMed]
  58. Jazbec S, McClure E, Hardin M, Borovica DS, Ernst M. Kognitívna kontrola pod podmienkou v úzkostných a depresívnych adolescentoch: antisaccade úloha. Biol Psychiatria. 2005, 58: 632-639. [PubMed]
  59. Jenkinson M, Smith S. Globálna optimalizačná metóda pre robustnú afinnú registráciu obrazov mozgu. Med Image Anal. 2001, 5: 143-156. [PubMed]
  60. Kalsbeek A, Voorn P, Buijs RM, Pool CW, Uylings HB. Vývoj dopaminergnej inervácie v prefrontálnom kortexe potkana. J Comp Neurol. 1988, 269: 58-72. [PubMed]
  61. Kang HC, Burgund ED, Lugar HM, Petersen SE, Schlagger BL. Porovnanie funkčných aktivačných ohnísk u detí a dospelých s využitím spoločného stereotaktického priestoru. Neuroimage. 2003, 19: 16-28. [PubMed]
  62. Keller TA, Carpenter PA, Just MA. Neurónové základy chápania viet: fMRI skúmanie syntaktického a lexikálneho spracovania. Cereb Cortex. 2001, 11: 223-237. [PubMed]
  63. Klein C, Foerster F. Vývoj proaccade a antisaccade výkon úloh u účastníkov vo veku 6 do 26 rokov. Psychofyziológia. 2001, 38: 179-189. [PubMed]
  64. Knutson B, Adams CM, Fong GW, Hommer D. Očakávanie zvýšenia peňažnej odmeny selektívne rekrutuje nucleus accumbens. J Neurosci. 2001, 21: RC159. [PubMed]
  65. Knutson B, Cooper JC. Funkčné zobrazovanie magnetickej rezonancie predikcie odmeny. Curr Opin Neurol. 2005, 18: 411-417. [PubMed]
  66. Knutson B, Fong GW, Bennett SM, Adams CM, Hommer D. Oblasť mesiálnych prefrontálnych kortexových dráh monetárne odmeňujúcich výsledky: charakterizácia s rýchlym fMRI súvisiacim s udalosťami. Neuroimage. 2003, 18: 263-272. [PubMed]
  67. Knutson B, Gibbs SE. Spojovacie jadro accumbens dopamín a okysličovanie krvi. Psychofarmakológia (Berl) 2007, 191: 813 – 822. [PubMed]
  68. Kringelbach ML, Rolls ET. Funkčná neuroanatómia ľudského orbitofrontálneho kortexu: dôkaz z neuroimagingu a neuropsychológie. Prog Neurobiol. 2004, 72: 341-372. [PubMed]
  69. Kwong KK, Belliveau JW, Chesler DA, Goldberg IE, Weisskoff RM, Poncelet BP, Kennedy DN, Hoppel BE, Cohen MS, Turner R a kol. Dynamická magnetická rezonancia ľudského mozgu počas primárnej senzorickej stimulácie. Proc Natl Acad Sci USA. 1992, 89: 5675-5679. [Článok bez PMC] [PubMed]
  70. Levin HS, Culhane KA, Hartmann J., Evankovich K, Mattson AJ. Vývojové zmeny vo výkonnosti testov údajného fungovania frontálneho laloku. Dev Neuropsych. 1991, 7: 377-395.
  71. Liddle PF, Kiehl KA, Smith AM. Štúdia fMRI týkajúca sa udalosti inhibície odpovede. Hum Brain Mapp. 2001, 12: 100-109. [PubMed]
  72. Liston C, Watts R, Tottenham N, Davidson MC, Niogi S, Ulug AM, Casey BJ. Frontostriatálna mikroštruktúra moduluje účinné získavanie kognitívnej kontroly. Cereb Cortex. 2006, 16: 553-560. [PubMed]
  73. Luna B, Garver KE, Urban TA, Lazar NA, Sweeney JA. Zrenie kognitívnych procesov od neskorého detstva do dospelosti. Child Dev. 2004, 75: 1357-1372. [PubMed]
  74. Luna B, Sweeney JA. Vznik spolupráce mozgových funkcií: fMRI štúdie vývoja inhibície odpovede. Ann NY Acad Sci. 2004, 1021: 296-309. [PubMed]
  75. Luna B, Thulborn KR, Munoz DP, Merriam EP, Garver KE, Minshew NJ, Keshavan MS, Genovese CR, Eddy WF, Sweeney JA. Zrenie široko distribuovaných funkcií mozgu podporuje kognitívny vývoj. Neuroimage. 2001, 13: 786-793. [PubMed]
  76. Luna B, Thulborn KR, Strojwas MH, McCurtain BJ, Berman RA, Genovese CR, Sweeney JA. Dorzálne kortikálne oblasti podopierajúce vizuálne vedené sakoly u ľudí: štúdia fMRI. Cereb Cortex. 1998, 8: 40-47. [PubMed]
  77. Marsh R, Zhu H, Schultz RT, Quackenbush G, Royal J, Skudlarski P, Peterson BS. Štúdia vývojového fMRI samoregulačnej kontroly. Hum Brain Mapp. 2006, 27: 848-863. [Článok bez PMC] [PubMed]
  78. Máj JC, Delgado MR, Dahl RE, Stenger VA, Ryan ND, Fiez JA, Carter CS. Funkčné magnetické rezonančné zobrazovanie mozgových obvodov súvisiacich s odmenou u detí a dospievajúcich. Biol Psychiatria. 2004, 55: 359-366. [PubMed]
  79. McClure SM, York MK, Montague PR. Nervové substráty odmeňovania spracovania u ľudí: moderná úloha FMRI. Neurológ. 2004, 10: 260-268. [PubMed]
  80. Meng SZ, Ozawa Y, Itoh M, Takashima S. Vývojové a vekom súvisiace zmeny transportéra dopamínu a receptorov dopamínu D1 a D2 v ľudských bazálnych gangliách. Brain Res. 1999, 843: 136-144. [PubMed]
  81. Munoz DP, Broughton JR, Goldring JE, Armstrong IT. Vekovo podmienená výkonnosť ľudských subjektov pri úlohách sakadického pohybu očí. Exp Brain Res. 1998, 121: 391-400. [PubMed]
  82. Munoz DP, Everling S. Pozrite sa preč: protisádová úloha a dobrovoľná kontrola pohybu očí. Nat Rev Neurosci. 2004, 5: 218-228. [PubMed]
  83. O'Doherty J, Dayan P, Schultz J, Deichmann R, Friston K, Dolan RJ. Disociovateľné úlohy ventrálneho a dorzálneho striata v inštrumentálnej kondícii. Science. 2004, 304: 452-454. [PubMed]
  84. O'Doherty J, Kringelbach ML, Rolls ET, Hornak J, Andrews C. Abstraktné reprezentácie odmien a trestov v ľudskej orbitofrontálnej kôre. Príroda Neurosci. 2001; 4: 95–102. [PubMed]
  85. O'Doherty JP, Diechmann R, Critchley HD, Dolan RJ. Nervové reakcie počas očakávania odmeny za primárnu chuť. Neurón. 2002; 33: 815–826. [PubMed]
  86. Ogawa S, Tank DW, Menon R, Ellermann JM, Kim SG, Merkle H, Ugurbil K. Vnútorné zmeny signálu sprevádzajúce senzorickú stimuláciu: funkčné mapovanie mozgu pomocou zobrazovania magnetickou rezonanciou. Proc Natl Acad Sci USA. 1992, 89: 5951-5955. [Článok bez PMC] [PubMed]
  87. Ollinger JM, Corbetta M, Shulman GL. Procesy separácie v rámci štúdie v prípade funkčnej MRI súvisiacej s udalosťou: časť II. Neuroimage. 2001, 13: 218-229. [PubMed]
  88. Ollinger JM, Shulman GL, Corbetta M. Separačné procesy v rámci štúdie v funkčnej MRI súvisiacej s udalosťami: časť I. NeuroImage. 2001, 13: 210-217. [PubMed]
  89. Ono M, Kubik S, Abernathy CD. Atlas mozgových sulci. New York: Thieme Medical Publishers, Inc; 1990.
  90. Paus T. Umiestnenie a funkcia ľudského frontálneho zorného poľa: selektívna kontrola. Neuropsychológie. 1996, 34: 475-483. [PubMed]
  91. Paus T, Babenko V., Radil T. Vývoj schopnosti udržať verbálne inštruovanú centrálnu fixáciu zraku sledovanú u detí vo veku 8 - 10. Int J Psychophysiol. 1990, 10: 53-61. [PubMed]
  92. Pierrot-Deseilligny CH, Muri RM, Nyffeler T, Milea D. Úloha ľudského dorzolaterálneho prefrontálneho kortexu pri správaní oka oka. Ann NY Acad Sci. 2005, 1039: 239-251. [PubMed]
  93. Ridderinkhof KR, skupina GPH, Logan GD. Štúdium adaptívneho správania: účinky veku a irelevantné informácie o schopnosti brzdiť konanie človeka. Acta Psychol. 1999; 101: 315–337.
  94. Ridderinkhof KR, Ullsperger M, Crone EA, Nieuwenhuis S. Úloha mediálneho frontálneho kortexu pri kognitívnej kontrole. Science. 2004, 306: 443-447. [PubMed]
  95. Ridderinkhof KR, van der Molen MW. Duševné zdroje, rýchlosť spracovania a inhibičná kontrola: perspektíva vývoja. Biol Psychol. 1997, 45: 241-261. [PubMed]
  96. Ridderinkhof KR, van den Wildenberg WP, Segalowitz SJ, Carter CS. Neurokognitívne mechanizmy kognitívnej kontroly: úloha prefrontálneho kortexu pri výbere akcie, inhibícii odozvy, monitorovaní výkonnosti a učení založenom na odmeňovaní. Brain Cogn. 2004, 56: 129-140. [PubMed]
  97. Roesch MR, Olson CR. Vplyv očakávanej odmeny na neuronálnu aktivitu v prefrontálnom kortexe, frontálnych a doplnkových očných poliach a premotorickom kortexe. J. Neurophysiol. 2003, 90: 1766-1789. [PubMed]
  98. Roesch MR, Olson CR. Neuronálna aktivita súvisí s odmenou a motiváciou v frontálnom kortexe primátov. Science. 2004, 304: 307-310. [PubMed]
  99. Rolls ET. Orbitofrontálna kôra a odmena. Cereb Cortex. 2000, 10: 284-294. [PubMed]
  100. Rosenberg DR, Lewis DA. Zmeny dopaminergnej inervácie opice prefrontálneho kortexu počas neskorého postnatálneho vývoja: imunohistochemická štúdia tyrozínhydroxylázy. Biol Psychiatria. 1994, 36: 272-277. [PubMed]
  101. Rosenberg DR, Lewis DA. Postnatálne dozrievanie dopaminergnej inervácie opíc prefrontálnych a motorických kortik: imunohistochemická analýza tyrozínhydroxylázy. J Comp Neurol. 1995, 358: 383-400. [PubMed]
  102. Rubia K, Overmeyer S, Taylor E, Brammer M, Williams SC, Simmons A, Andrew C, Bullmore ET. Funkčná frontalizácia s vekom: mapovanie trajektórií neurologického vývoja s fMRI. Neurosci Biobehav Rev. 2000, 24: 13 – 19. [PubMed]
  103. Rubia K, Smith AB, Taylor E, Brammer M. Lineárny vekovo korelovaný funkčný vývoj pravých dolných fronto-striato-cerebelárnych sietí počas inhibície reakcie a predného cingulátu počas procesov súvisiacich s chybou. Hum Brain Mapp. 2007, 28: 1163-1177. [PubMed]
  104. Rubia K, Smith AB, Woolley J, Nosarti C, Heyman I, Taylor E, Brammer M. Progresívny nárast aktivácie frontostriatálneho mozgu od detstva do dospelosti počas úloh súvisiacich s kognitívnou kontrolou. Hum Brain Mapp. 2006, 27: 973-993. [PubMed]
  105. Schall JD, Stuphorn V, Brown JW. Monitorovanie a kontrola činnosti frontálnych lalokov. Neurón. 2002, 36: 309-322. [PubMed]
  106. Scherf KS, Sweeney JA, Luna B. Brain základ vývojovej zmeny vo vizuospatial pracovnej pamäti. J Cog Neurosci. 2006, 18: 1045-1058. [PubMed]
  107. Schultz W. Prediktívny signál odmien dopamínových neurónov. J. Neurophysiol. 1998, 80: 1-27. [PubMed]
  108. Schultz W. Viacnásobné signály odmeňovania v mozgu. Nat Rev Neurosci. 2000, 1: 199-207. [PubMed]
  109. Schultz W. Formálne formovanie dopamínu a odmeny. Neurón. 2002, 36: 241-263. [PubMed]
  110. Schultz W, Apicella P, Ljungberg T. Reakcie opových dopamínových neurónov na odmeňovanie a podmieňovanie podnetov počas postupných krokov učenia sa oneskorenej úlohy. J Neurosci. 1993, 13: 900-913. [PubMed]
  111. Schultz W, Tremblay L, Hollerman JR. Spracovanie odmien v orbitofrontálnom kortexe primátov a bazálnych gangliách. Cereb Cortex. 2000, 10: 272-284. [PubMed]
  112. Seeman P, Bzowj NH, Fuan HC, Bergeron C, Becker LE, Reynolds GP, Bird ED, Riederer P, Jellinger K, Watanabe S a kol. Dopamínové receptory ľudského mozgu u detí a dospelých. Synapsie. 1987, 1: 399-404. [PubMed]
  113. Shulman GL, Ollinger JM, Akbudak E, Conturo TE, Snyder AZ, Petersen SE, Corbetta M. Oblasti zaoberajúce sa kódovaním a uplatňovaním smerových očakávaní na pohybujúce sa objekty. J Neurosci. 1999, 19: 9480-9496. [PubMed]
  114. Smith SM. Rýchla robustná automatická extrakcia mozgu. Hum Brain Mapp. 2002, 17: 143-155. [PubMed]
  115. Smith SM, Jenkinson M, Woolrich MW, Beckmann CF, Behrens TE, Johansen-Berg H, Banister PR, De Luca M, Drobnjak I, Flitney DE, et al. Pokroky vo funkčnej a štrukturálnej analýze obrazu MR a implementácii ako FSL. Neuroimage. 2004, 23: S208-S219. [PubMed]
  116. Sowell ER, Thompson PM, Holmes CJ, Jernigan TL, Toga AW. In vivo dôkazy pre dospievanie po adolescentnom mozgu v frontálnych a striatálnych oblastiach. Nat Neurosci. 1999, 2: 859-861. [PubMed]
  117. Spear LP. Adolescentný mozog a prejavy správania súvisiace s vekom. Neurosci Behav Rev. 2000: 24: 417 – 463. [PubMed]
  118. Steinberg L. Riziko v adolescencii: aké zmeny a prečo? Ann NY Acad Sci. 2004, 1021: 51-58. [PubMed]
  119. Steinberg L, Graham S, O'Brien L, Woolard J, Cauffman E, Banich M. Vekové rozdiely v budúcej orientácii a oneskorenie diskontovania. Child Dev. 2009; 80: 28–44. [PubMed]
  120. Sweeney JA, Mintun MA, Kwee S, Wiseman MB, Brown DL, Rosenberg DR, Carl JR. Pozitronová emisná tomografia štúdia dobrovoľných sakadických pohybov očí a priestorovej pracovnej pamäte. J. Neurophysiol. 1996, 75: 454-468. [PubMed]
  121. Talairach J, Tournoux P. Kolanárny stereotaxický atlas ľudského mozgu. New York: Thieme Medical Publishers; 1988.
  122. Tamm L, Menon V, Reiss AL. Zrenie funkcie mozgu spojené s inhibíciou reakcie. J Am Acad Child Adolesc Psychiatria. 2002, 41: 1231-1238. [PubMed]
  123. Toga AW, Thompson PM, Sowell ER. Mapovanie dozrievania mozgu. Trends Neurosci. 2006, 29: 148-159. [Článok bez PMC] [PubMed]
  124. Van Essen DC. Windows v mozgu: vznikajúca úloha atlasov a databáz v neurovedy. Curr Opin Neurobiol. 2002, 12: 574-579. [PubMed]
  125. Van Essen DC, Drury HA, Dickson J, Harwell J, Hanlon D, Anderson CH. Integrovaný softvérový balík pre povrchové analýzy mozgovej kôry. J Am Med Informovať doc. 2001, 8: 443-459. [Článok bez PMC] [PubMed]
  126. van Leijenhorst L, Crone EA, Bunge SA. Neurálne korelácie vývojových rozdielov v odhade rizika a spracovaní spätnej väzby. Neuropsychológie. 2006, 44: 2158-2170. [PubMed]
  127. van Leijenhorst L, Zanolie K, Van Meel CS, Westenberg PM, Rombouts SA, Crone EA. Čo motivuje adolescenta? Regióny mozgu sprostredkujúce citlivosť odmeňovania v období adolescencie. Cereb Cortex. 2009 Epub pred tlačou. [PubMed]
  128. Velanova K, Wheeler ME, Luna B. Zmeny v maturácii v prednom cinguláte a frontoparietálnom nábore podporujú rozvoj spracovania chýb a inhibičnú kontrolu. Cereb Cortex. 2008, 18: 2505-2522. [Článok bez PMC] [PubMed]
  129. Voorn P, Vanderschuren LJ, Groenewegen HJ, Robbins TW, Pennartz CM. Uvedenie rotácie na dorzálne-ventrálne delenie striata. Trends Neurosci. 2004, 27: 468-474. [PubMed]
  130. Ward BD. 2002. Analýza dekonvolúcie údajov časových radov fMRI: dokumentácia pre softvérový balík AFNI. Dostupné na adrese: http://afni.nimh.nih.gov/pub/dist/doc/manual/3dDeconvolve.pdf.
  131. Wenger KK, Visscher KM, Miezin FM, Petersen SE, Schlaggar BL. Porovnanie trvalej a prechodnej aktivity u detí a dospelých s použitím zmiešaného blokovaného / event-príbuzného fMRI dizajnu. Neuroimage. 2004, 22: 975-985. [PubMed]
  132. Wheeler ME, Shulman GL, Buckner RL, Miezin FM, Velanova K, Petersen SE. Dôkaz o samostatnej percepčnej reaktivácii a procesoch vyhľadávania počas zapamätania. Cereb Cortex. 2005, 16: 949-959. [PubMed]
  133. Williams BR, Ponesse JS, Schachar RJ, Logan GD, Tannock R. Vývoj inhibičnej kontroly v priebehu celej životnosti. Dev Psychol. 1999, 35: 205-213. [PubMed]
  134. Jakovlev PI, Lecours AR. Myelogenetické cykly regionálneho dozrievania mozgu. In: Minkowski A, editor. Regionálny rozvoj mozgu v ranom veku. Oxford: Blackwell Scientific; 1967. s. 3 – 70.