Zapojenie striatu do rozhodovania (2016)

Julie Goulet-Kennedy, BSc

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

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

Informácie o autorovi ► Autorské práva a licenčné informácie

Rozhodovanie bolo rozsiahle študované v kontexte ekonómie a skupinovej perspektívy, ale stále je málo informácií o individuálnom rozhodovaní. Tu diskutujeme o rôznych kognitívnych procesoch, ktoré sa podieľajú na rozhodovaní a súvisiacich neurálnych substrátoch. Predpokladané vodiče pri rozhodovaní sa javia ako prefrontálny kortex a striatum. Zhoršené zručnosti rozhodovania v rôznych klinických populáciách boli spojené s aktivitou v prefrontálnom kortexe av striate. Zdôrazňujeme, že je dôležité posilniť stupeň integrácie kognitívnych a nervových substrátov, aby sme ďalej porozumeli rozhodovacím schopnostiam. Z hľadiska kognitívnych paradigiem je potrebné zlepšiť ekologickú hodnotu experimentálnych úloh, ktoré hodnotia rozhodovanie v rôznych kontextoch as odmenami; to by pomohlo previesť laboratórne učenie na výhody v reálnom živote. Čo sa týka neurálnych substrátov, použitie neuroimagingových techník pomáha charakterizovať neurónové siete spojené s rozhodovaním; V poslednom čase, spôsoby modulácie mozgovej aktivity, ako napríklad v prefrontálnom kortexe a súvisiacich oblastiach (napr. striatum), s neinvazívnou mozgovou stimuláciou tiež vrhajú svetlo na nervové a kognitívne substráty rozhodovania. Tieto kognitívne a nervové prístupy môžu byť užitočné pre pacientov s poruchami rozhodovacieho procesu. Úsilie tejto línie práce spočíva v tom, že rozhodovacie schopnosti sú základom dôležitých aspektov wellness, zdravia, bezpečnosti a finančných a sociálnych rozhodnutí v našom každodennom živote.

Poruchy používania látky

Štúdie opakovane uvádzajú, že pacienti s poruchami užívania látok sa líšia od zdravých jedincov v rozhodovacích schopnostiach a tieto rozdiely v správaní sa spájajú s rôznymi vzormi aktivity v rôznych oblastiach mozgu, ale najmä v ventrálnom striate. Užívatelia metamfetamínu vykazujú riskantné rozhodovanie,^22,23 ktorý je spojený s prefrontálnym kortexom a striatom.²⁴ Napríklad, užívatelia metamfetamínu podstúpili viac rizík v úlohe s balónovým analógovým rizikom a prejavili väčšiu aktivitu pri ventrálnom striatu a slabšej aktivite v pravých dorzolaterálnych prefrontálnych kortexoch než pri zdravých kontrolách..²³ Predvídanie peňažnej odmeny vyvolalo aj aktivitu ventrálneho striata u pacientov s poruchami užívania kokaínu²⁵ užívatelia kanabisu²⁶ Pacienti s poruchami užívania tabaku tiež vykazujú impulzívnosť a riskantné rozhodovanie.^27,28 Ako bolo uvedené vyššie, zdá sa, že odmeny majú vplyv na striatálnu aktivitu, a to sa pozorovalo aj u pacientov s poruchami užívania látok.^29-35 Napríklad striatálna aktivita v reakcii na peňažnú odmenu sa u fajčiarov znížila s očakávaním fajčenia.³² Nedávno Wilson a jeho kolegovia študovali individuálne vnímanie odmeny a jej väzbu na striatum u zanedbaných fajčiarov nikotínu.³³ Pozorovali, že fajčiari, ktorí prejavili najslabšiu aktivitu vo ventrálnom striatu počas peňažných odmien, boli menej ochotní zdržať sa fajčenia za peňažné posilnenie. Podobne pacienti s poruchami užívania alkoholu vykazujú riskantné rozhodovanie,³⁶ ktorá sa zdá, že zahŕňa striatálnu aktivitu. Napríklad pacienti s poruchami užívania alkoholu boli viac impulzívni³⁴ a vykazovali slabšiu aktivitu vo ventrálnom striate počas predvídania peňažnej odmeny.^34,35 Podobné nálezy sa pozorovali u zdravých jedincov, keď boli vystavení alkoholu. Gilman a jeho kolegovia zistili, že infúzia alkoholu vyvolala v striatu aktivitu, keď zdraví sociálni konzumenti robili riskantné rozhodnutia a nie bezpečnejšie voľby.³⁷ Je zaujímavé, že štyri štúdie vykazujúce väčšiu impulzivitu u pacientov s poruchami užívania látok ako u zdravých kontrolných pacientov ukázali zníženú aktivitu vo ventrálnom striate, ^29,31,34,35 keďže dve štúdie, ktoré nezaznamenali žiadny rozdiel v impulzivite medzi skupinami, ukázali zvýšenú aktivitu vo ventrálnom striate^25,26 (Tabuľka I).

Behaviorálna závislosť

Rizikové rozhodovanie sa považuje za charakteristický behaviorálny fenotyp patologického hráčstva, ktorý zahŕňa striatálnu aktivitu. Abnormálne rozhodovanie a súvisiaca aktivita v striate u pacientov s patologickým hráčstvom sa javí podobná ako u pacientov s poruchami užívania látok.³⁸ Napríklad aktivita vo ventrálnom striatu počas predvídania odmeny nepriamo korelovala s úrovňou impulzivity u pacientov s poruchami užívania alkoholu, ako aj u pacientov s patologickým hráčstvom. ^34,39,40 To nemusí byť prekvapujúce, pretože obe diagnózy zdieľajú príznaky: títo pacienti sa naďalej zúčastňujú na správaní, ktoré napriek negatívnym dôsledkom, tolerancii a abstinenčnému stavu prináša maladaptívne odmeny.⁴¹

Schizofrénia

Niektoré údaje naznačujú, že pacienti so schizofréniou vykazujú deficity v rozhodovaní, ako sa hodnotí v Iowa Gambling Task.⁴² Taktiež sa zdajú byť impulzívnejšie ako zdravé kontroly v úlohe Delay Discounting⁴³ a urobiť unáhlené rozhodnutia v úlohe Beads.^44,45 Okrem toho bolo hlásené, že unáhlené rozhodnutia u pacientov so schizofréniou sú spojené so zníženou aktivitou v pravom ventrálnom striate počas konečného rozhodovania.⁴⁶ Priatelia prvého stupňa tiež vykazujú abnormálne unáhlené rozhodnutia,⁴⁷ keďže sa zdá, že jedinci s rizikovým duševným stavom nevykazujú abnormálne unáhlené rozhodnutia, ale pri konečnom rozhodovaní v porovnaní so zdravými jedincami vykazujú zníženú aktivitu v pravom ventrálnom striate.⁴⁸

ostatné

Iné klinické populácie vykazujú riskantné rozhodovanie, vrátane tých s hraničnými poruchami osobnosti,^49-51 nutkavé hromadenie,⁵² a získané lézie v prefrontálnom kortexe.^53-57 V týchto populáciách sa ešte neskúmalo zapojenie striata spojeného s rizikovým rozhodovaním. Pacienti s Parkinsonovou chorobou s poruchami kontroly impulzov tiež vykazujú riskantné rozhodovanie.⁵⁸ Títo pacienti napríklad užívali viac rizík v úlohe balónového analógového rizika, čo bolo spojené s nižšou aktivitou ventrálneho striata ako u pacientov s Parkinsonovou chorobou bez porúch kontroly impulzov.⁵⁹

Niektoré populácie vykazujú abnormálne opatrné rozhodovanie, vrátane jedincov s veľkou depresiou,^60-62 generalizované úzkostné poruchy,⁶³ a zdravých jedincov s úzkostí s vysokým znakom.⁶⁴ U pacientov s traumatickým poranením mozgu sa tiež javí, že vykazujú abnormálne opatrné riziko, ako je uvedené napríklad v Balloon Analog Risk Task.⁶⁵ Opäť sú potrebné ďalšie výskumy, aby sa lepšie opísali zručnosti s narušeným a neporušeným rozhodovaním a súvisiace nervové substráty v týchto populáciách.

Bez ohľadu na to, či sú zlé rozhodovacie schopnosti príčinou alebo následkom niektorých porúch, spôsoby podpory a rehabilitácie individuálneho rozhodovania v súlade s cieľom (napr. Prestať fajčiť) by mali obrovský lekársky, sociálny a ekonomický dopad.

Prístupy na podporu kognitívnych funkcií zapojených do rozhodovania

Jedným z dôležitých aspektov je prispôsobenie laboratórnych poznatkov o rozhodovaní v reálnych situáciách. Experimenty by mali ísť nad rámec kontrolovaných laboratórnych experimentov do reálnych situácií, aby sa základné zistenia premietli do prínosov v reálnom živote. Kľúčovým, ale často zanedbávaným aspektom pri meraní reakcií ľudského mozgu na emócie, impulzívnosť, túžby a tak ďalej (procesy zapojené do rozhodovania) je ekologická platnosť. Rozhodovanie, ako napríklad prijímanie alebo odmietanie ponuky cigariet, pravdepodobne funguje v reálnom živote inak ako v laboratórnych podmienkach. Existujú dobre zavedené paradigmy pre rozhodovanie^66,67 ktoré môžu byť prispôsobené tak, aby zahŕňali rôzne reálne odmeny. Napríklad Takahashi⁶⁸ Študoval sebadôverové impulzy pomocou hry Ultimatum, ktorá ponúka peňažné a cigaretové odmeny pacientom s poruchami užívania tabaku a zdravými jedincami. Pacienti s poruchami užívania tabaku odmietli najviac nespravodlivé ponuky peňazí (rovnako ako zdraví jednotlivci), ale akceptovali nespravodlivé ponuky cigariet. Paradigmy by mali zahŕňať aj potenciálne vplyvy zo životného prostredia a sociálnej siete (napr. Vzájomný tlak na dym). Vznikajúce oblasti pohlcujúcej sa virtuálnej reality pravdepodobne prispejú k lepšej charakteristike správania a kognitívnych funkcií v rôznych klinických populáciách, vrátane tých s poruchami užívania látok,^69,70 závislosť na správaní,⁷¹ a schizofréniu.⁷² Potrebujeme komplexné paradigmy, ktoré napodobňujú situácie v reálnom živote, ale potrebujeme aj paradigmy, ktoré rozoberú a izolujú rôzne procesy, ktoré sa vyskytujú pri rozhodovaní, od procesov pozornosti až po motiváciu, hodnotenie, výber a predvídanie. Klinický význam má charakterizácia kognitívnych procesov pri rozhodovaní. Výsledky fajčenia boli napríklad predpovedané motivačnými pokynmi^73,74 a diskontovanie oneskorených odmien.⁷⁵ Bolo hlásené, že pacienti s poruchami užívania tabaku, u ktorých sa prejavila väčšia diskontácia peňažných odmien, mali nižšiu pravdepodobnosť, že počas fajčenia 28-týždňovou kognitívno-behaviorálnou liečbou udržia fajčenie abstinencie.^76,77

Prístupy na podporu mozgovej činnosti zapojenej do rozhodovania

Existujú spôsoby, ako modulovať činnosť mozgu, vrátane behaviorálnych metód (napr. Neurofeedback) a novšie techniky neinvazívnej stimulácie mozgu. Neinvazívna mozgová stimulácia, ako je repetitívna transkraniálna magnetická stimulácia (rTMS) a transkraniálna stimulácia jednosmerným prúdom (DCS), môže modulovať ľudské kognitívne funkcie in vivo.⁷⁸ rTMS je technika, ktorá umožňuje neinvazívnu moduláciu mozgovej aktivity aplikáciou relatívne fokálnych, opakovaných magnetických polí. DCS indukuje posuny excitability, ktoré sú pravdepodobne spôsobené subprahovou depolarizáciou neurónovej membrány spôsobenou zmenami v transmembránových proteínoch a zmenami v koncentrácii vodíkových iónov súvisiacimi s elektrolýzou. Tak rTMS, ako aj DCS môžu indukovať nervové inhibičné a / alebo excitačné zmeny, ktoré môžu prekonať dobu stimulácie v závislosti od stimulačných parametrov. Stručne povedané, tieto techniky neinvazívnej mozgovej stimulácie môžu modulovať funkciu mozgovej siete; účinky na obvody mozgu sú teda príčinou následných pozorovaných behaviorálnych výsledkov. Tieto neinvazívne techniky stimulácie mozgu majú modulované kognitívne funkcie zapojené do rozhodovania,⁷⁹ vrátane hľadania odmeny,^80,81 podstupovanie rizika,^82,83 impulzívnosť,^84,85 a pozorné spracovanie výbežkov⁸⁶ a emocionálne informácie.^87,88 Môžu mať potenciál podporovať rozhodovacie zručnosti v klinických populáciách.⁸⁹ Niektoré štúdie o koncepcii koncepcie upravujú rozhodovacie procesy u pacientov, ako sú pacienti s poruchami užívania látok,^90-92 patologické hráčstvo,⁹³ a obsedantno-kompulzívne poruchy.⁹⁴ Napríklad, Hayashi a kolegovia⁹⁰ študovali účinky rTMS aplikované na ľavý dorsolaterálny prefrontálny kortex u pacientov s poruchami užívania tabaku. Zistili, že potlačená túžba po tabaku a impulzívnosť pre peňažné odmeny, merané Delay Discounting Task. V inej štúdii sa testovali účinky DCS na dorzolaterálny prefrontálny kortex u pacientov s poruchami užívania tabaku, ktorí chceli prestať fajčiť.⁹² Študoval sa počet cigariet údených a rozhodovacích procesov. Rozhodovacie zručnosti sebapoškodzujúcich impulzov a riskovanie s využitím hry Ultimatum⁶⁸ a riziková úloha,²² s odmenami peňazí a cigariet. Medzi hlavné zistenia patrilo zníženie počtu fajčených cigariet a zvýšenie miery odmietnutia ponúk cigariet, ale nie peňažných ponúk, v hre Ultimatum, čo naznačuje, že účinky DKS môžu byť citlivé na odmenu. Pokiaľ ide o odmenu, v úlohe rizikovej úlohy sa nenašla žiadna významná zmena.

Väčšina protokolov používajúcich rTMS a DCS bola zacielená na dorsolaterálny prefrontálny kortex. Vzhľadom na anatómiu mozgu, striatum nemôže byť priamo zacielené neinvazívnymi prístupmi. Avšak, keďže prefrontálny kortex a striatum sú vysoko prepojené, predpokladá sa, že zacielenie prefrontálneho kortexu neinvazívnou mozgovou stimuláciou môže modulovať striatálnu aktivitu. Skutočne, zacielenie dorzolaterálneho prefrontálneho kortexu s rTMS indukovalo uvoľňovanie dopamínu v jadre kaudátu,⁹⁵ ako aj v prednom cinguláte a orbitofrontálnom kortexe.⁹⁶ V nedávnej štúdii sme počas magnetickej rezonančnej spektroskopie aplikovali DCS na dorzolaterálny prefrontálny kortex zdravých dospelých jedincov. Zistili sme, že v porovnaní so simulovanou stimuláciou, aktívna stimulácia zvýšila N-acetyl aspartát v prefrontálnom kortexe a glutamát a glutamín v striate.⁹⁷ Bolo by zaujímavé testovať, či neinvazívna mozgová stimulácia môže znížiť deficity v rozhodovacích schopnostiach tým, že moduluje aktivitu v prefrontálnom kortexe a striatum u pacientov so zhoršeným rozhodovaním, pretože sa ukázalo, že striatálna aktivita má klinický vplyv. Napríklad aktivita ventrálnej striatum predpovedala výsledky liečby a príjem látky u pacientov s poruchami užívania kanabisu,⁹⁸ poruchy užívania kokaínu,⁹⁹ a poruchy užívania metamfetamínu.¹⁰⁰ Aktivita vo ventrálnej striatum vyvolaná počas úlohy hazardných hier pri hádaní karty s peňažnou odmenou a trestom bola korelovaná so závažnosťou hazardných hier u pacientov s patologickým hráčstvom.³⁹