Neurobiologické základy odmeňovania očakávaní a vyhodnocovania výsledkov pri poruche hazardných hier (2014)

• ¹Výskumná klinika pre poruchy hazardných hier, Fakultná nemocnica Aarhus, Dánsko; Centrum funkčne integračnej neurovedy, Aarhus University University Aarhus, Denmark; Divízia závislosti, Cambridge Health Alliance Cambridge, MA, USA; Katedra psychiatrie, Harvardská lekárska škola, Harvardská univerzita v Cambridge, MA, USA.

Poruchu hazardu charakterizuje pretrvávajúce a opakujúce sa maladaptívne hráčske správanie, ktoré vedie ku klinicky významnému zhoršeniu alebo strachu. Porucha je spojená s dysfunkciami dopamínového systému. Dopamínový systém kóduje očakávanie a hodnotenie výsledkov. Očakávanie odmeny sa týka dopaminergnej aktivácie pred odmenou, zatiaľ čo hodnotenie výsledku sa týka dopaminergnej aktivácie po odmene. Tento článok skúma dôkazy dopaminergných dysfunkcií pri predvídaní odmien a hodnotení výsledkov pri poruchách hazardných hier z dvoch výhodných miest: model predikcie odmeny a chyby v predikcii odmeny, autor: Wolfram Schultz et al. a model „chcieť“ a „mať rád“ od Terryho E. Robinsona a Kenta C. Berridga. Oba modely poskytujú dôležitý pohľad na štúdium dopaminergných dysfunkcií v závislosti a navrhujú sa dôsledky pre štúdium dopaminergných dysfunkcií v poruche hráčstva.

Predikcia odmien a chyba predikcie odmien

Predikcia odmien sa týka očakávania odmeny, zatiaľ čo chyba predikcie odmien sa týka vyhodnotenia výsledku. Predikcia odmeňovania a chyba predikcie odmeňovania sú spojené s učením vlastností odmien stimulov. Podľa Wolframa Schultza (2006), predikcia odmeny a chyba predikcie odmeny vyplývajú z Kaminovej blokovacie pravidlo (Kamin, 1969), čo naznačuje, že plne predpovedaná odmena neprispieva k vzdelávaniu. Podnet, ktorý je možné úplne predpovedať, neobsahuje žiadne nové informácie, a preto je miera chybovosti predikcie odmeny nulová. Rescola a Wagner opísali tzv Učebné pravidlo Rescola-Wagnera (Rescola a Wagner, 1972), v ktorom sa uvádza, že učenie sa postupne spomaľuje, keď sa zosilňovač stáva predpovedanejším.

V podmienkach binárneho výsledku, napr. Odmena verzus žiadna odmena, očakávaná hodnota (EV) je priemerná hodnota, ktorú možno očakávať od daného stimulu, ktorý je lineárnou funkciou pravdepodobnosti odmeny. Naopak, neistota, ktoré možno definovať ako rozptyl (σ²) distribúcie pravdepodobnosti (Schultz et al., 2008) je stredná druhá kvadratická odchýlka od EV, ktorá je inverznou funkciou v tvare U. Midbrainove a striatálne dopamínové kódovanie EV a neistoty sledujú lineárne a kvadratické funkcie predikcie odmeny podobné ich matematickým vyjadreniam (Fiorillo et al., 2003; Preuschoff a kol., 2006; Schultz, 2006). Dopamínový systém tiež kóduje odchýlky vo výsledku predikcie odmeny, tj chyba predikcie odmeny: „… dopamínové neuróny vysiela pozitívny signál (aktivácia), keď je chuť do jedla lepšia, ako sa predpovedalo, žiadny signál (žiadna zmena aktivity), keď je chuť do jedla udalosť nastane podľa predpovede a negatívny signál (znížená aktivita), keď je chuť do jedla horšia, ako sa predpovedalo ... [a] dopamínové neuróny vykazujú obojsmerné kódovanie chýb predikcie odmeny, podľa rovnice Dopamínová odpoveď = došlo k odmenám - predpovedaná odmena “(Schultz, 2006, str. 99 – 100).

Fiorillo a kol. (2003) skúmali aktiváciu dopamínu v predikcii odmeny a chyby predikcie odmeny vo vzťahu k EV a neistote (tj rozptyl vo výsledku). V štúdii boli dve opice vystavené stimulom s rôznou pravdepodobnosťou odmeňovania (P = 0, P = 0.25, P = 0.5, P = 0.75 a P = 1.0). Zaznamenávala sa miera predčasného olizovania a aktivácie dopamínových neurónov vo ventrálnom strednom mozgu (oblasť A8, A9 a A10). Dopaminergné kódovanie predikcie odmeny sa meralo ako a fázové signál bezprostredne po prezentácii stimulu, zatiaľ čo kódovanie chyby predikcie odmeny sa meralo ako fázový signál bezprostredne po výsledku stimulu (odmena alebo žiadna odmena). Dopaminergné kódovanie neistoty sa meralo ako a utrpel signál od prezentácie stimulu po výsledok.

Autori uviedli tri hlavné výsledky. Po prvé, pravdepodobnosť odmien stimulov bola spojená s očakávanou mierou olizovania a očakávanou fázovou dopamínovou reakciou. To naznačuje, že pravdepodobnosť odmeny posilňuje dopaminergnú aktiváciu a behaviorálnu reakciu. Po druhé, pretrvávajúca dopamínová reakcia na neistotu sledovala vlastnosti rozptylu, tj bola najväčšia voči stimulom s pravdepodobnosťou 50% odmeny (P = 0.5), menšie smerom k podnetom pomocou P = 0.75 a P = 0.25 a najmenší smerom k podnetom pomocou P = 1.0 a P = 0.0. Po tretie, odmenené stimuly s nižšou pravdepodobnosťou odmeňovania mali po odmene väčšiu fázovú odozvu na dopamínovú fázu, čo naznačuje väčší signál chyby pozitívnej predikcie odmeny; odmenené stimuly s vyššou pravdepodobnosťou odmeňovania mali po odmenení menšiu fázovú odozvu na dopamín, čo naznačuje menší signál chyby odhadu predpovede odmeny.

Neurobiologické štúdie hazardných hier u ľudí podporujú dôkaz predikcie odmeny a chyby predikcie odmeny. Abler a kol. (2006) použilo funkčné zobrazovanie pomocou magnetickej rezonancie (fMRI) na vyšetrenie predikcie odmeny a chyby predikcie odmeny v motivačnej úlohe, kde sa účastníkom zobrazilo päť čísel spojených s rôznymi pravdepodobnosťami odmeny (P = 0.0, P = 0.25, P = 0.50, P = 0.75 a P = 1.0). Výsledky ukázali významnú predpokladanú aktiváciu závislú od hladiny krvného kyslíka (BOLD) v NAcc, ktorá bola úmerná pravdepodobnosti odmeny. Ďalej došlo k významnej interakcii medzi výsledkom a aktiváciou BOLD v NAcc, kde aktivácia BOLD bola vyššia, keď boli odmenené stimuly s nízkou pravdepodobnosťou, a nižšia, keď boli odmenené stimuly s vysokou pravdepodobnosťou.

Preuschoff a kol. (2006) použila úlohu odhadu kariet na vyšetrenie vzťahu medzi rizikom a neistotou vo vzťahu k očakávanej odmene. Úloha pozostávala z kariet 10 od 1 po 10, kde boli postupne vylosované dve karty. Pred žrebovaním druhej karty museli účastníci uhádnuť, či bude prvá karta vyššia alebo nižšia ako druhá karta. Výsledky ukázali, že pravdepodobnosť odmeny bola lineárne spojená s okamžitou aktiváciou BOLD: vyššia pravdepodobnosť odmeny bola spojená s vyšším okamžitým očakávaným signálom BOLD a nižšia pravdepodobnosť odmeny bola spojená s nižším okamžitým očakávaným signálom BOLD. Naopak, neistota ukázala inverzný vzťah v tvare U s neskorou aktiváciou BOLD: najvyššie predpokladané signály BOLD sa pozorovali okolo maximálnej nepresnosti (P = 0.5) a najnižšie očakávané signály BOLD sa pozorovali pri maximálnej istote (P = 1.0 a P = 0.0).

Neurobiologické štúdie podporujú predstavu o dopaminergných dysfunkciách predvídania odmeny pri hazardných hrách. van Holst a kol. (2012) v porovnaní s pacientmi trpiacimi poruchami hazardných hier 15 so zdravými kontrolami 16 v štúdii fMRI, ktorá skúmala očakávanie odmien v úlohe hádania kariet. Pacienti s poruchami hazardných hier vykazovali výrazné zvýšenie BOLD aktivácie v bilaterálnom ventrálnom striatume a v ľavom orbitofrontálnom kortexe smerom k EV súvisiacej so ziskom. Z toho vyplýva zvýšená aktivácia BOLD smerom k očakávaniu odmien. Pokiaľ ide o vyhodnotenie výsledku, nezistili sa žiadne rozdiely v aktivácii BOLD. Linnet a kol. (2012) porovnali osoby trpiace poruchami hazardných hier 18 a zdravé kontroly 16 v štúdii pozitrónovej emisnej tomografie (PET) pomocou úlohy Iowa Gambling Task (IGT). Uvoľňovanie dopamínu v striatu pacientov s poruchami hazardných hier ukázalo významnú obrátenú U-krivku s pravdepodobnosťou výhodného výkonu IGT. Osoby trpiace poruchou hazardných hier s maximálnou neurčitosťou výsledku (P = 0.5) malo väčšie uvoľňovanie dopamínu ako jednotlivci s výkonom IGT bližšie k určitým ziskom (P = 1.0) alebo určité straty (P = 0.0). To je v súlade s predstavou dopaminergného kódovania neistoty. Nezistila sa žiadna interakcia medzi uvoľňovaním dopamínu a neistotou medzi zdravými kontrolnými jedincami, čo by mohlo naznačovať silnejšie posilnenie správania v hazarde medzi pacientmi trpiacimi poruchami hazardných hier. Preto pri poruchách hazardných hier môže dopaminergné očakávanie odmeny a neistoty predstavovať dysfunkčné očakávanie odmeny, ktoré posilňuje správanie hazardných hier napriek stratám.

Pri hodnotení výsledku dôkazy naznačujú oslabenú dopamínovú reakciu u pacientov s poruchami hazardných hier. Reuter a kol. (2005) v porovnaní s pacientmi trpiacimi poruchami hazardných hier 12 so zdravými kontrolami 12 pri úlohe hádania kariet. Pacienti s poruchami hazardných hier vykazovali významne nižšiu BOLD reakciu vo ventrálnom striate na výhru v porovnaní so zdravými kontrolami. Pacienti s poruchami hazardných hier okrem toho preukázali významnú negatívnu koreláciu medzi aktiváciou BOLD a závažnosťou symptómov hazardných hier, čo svedčí o vyhodnotení výsledku pri poruche hazardných hier.

Jedným z obmedzení modelu predikcie odmeny a predikcie odmeny je to, že nejde o teóriu závislosti alebo poruchy hazardných hier, per se. Inými slovami, hoci zvýšená dopaminergná aktivácia smerom k neistote môže byť ústredným mechanizmom pri posilňovaní správania v oblasti hazardných hier, nevysvetľuje to, prečo sa niektorí jednotlivci stávajú závislými od hazardných hier, zatiaľ čo iní nie. Naproti tomu model stimulačnej senzibilizácie naznačuje, že návykové správanie je spojené s kombináciou dopaminergnej výstuže a zmien v dopamínovom systéme (senzibilizácia) po opakovanej expozícii lieku.

Stimulačný model senzibilizácie „chcieť“ a „páči sa mi“

Terry E. Robinson a Kent C. Berridge (Robinson a Berridge, 1993, 2000, 2003, 2008; Berridge a Aldridge, 2008; Berridge a kol., 2009) navrhli stimuloch senzibilizácie model, ktorý odlišuje potešenie („páči sa mi“) od stimulačnej výpovede („túžba“) v závislosti. „Chcieť“ súvisí s očakávaním odmeny, zatiaľ čo „páčenie“ sa spája s hodnotením výsledku.

Model stimulačnej senzibilizácie sa zameriava na dopamínový systém ako na základný neurobiologický základ závislosti. Ventrálne striatum a jeho hlavná zložka NAcc sú spojené so závislosťou. Zmeny v dopamínovom systéme spojené s expozíciou liekom spôsobujú, že mozgové obvody sú precitlivené alebo „senzibilizované“ na drogy alebo narážky na drogy. Senzibilizácia pri opakovanej expozícii lieku sa môže vyskytnúť aj na úrovni psychomotorickej alebo lokomotorickej aktivity. Senzibilizácia je spojená so zvýšenou motiváciou, ktorá je kognitívnym procesom spojeným s vyhľadávaním a správaním drog. Stimulačný význam („túžba“) sa vzťahuje na motivačný stav, ktorý môže byť pri vedomí alebo v bezvedomí, zameraný na cieľ alebo nie je zameraný na cieľ a príjemný alebo neznášanlivý:

„Úvodzovky okolo výrazu„ chcú “slúžia ako výzva na uznanie toho, že stimulačný význam znamená niečo iné ako bežný jazykový zmysel hľadaného slova. Na jednej strane „chcieť“ v zmysle stimulačnej dôležitosti nemusí mať vedomý alebo deklaratívny cieľ. Stimulačný dôraz sa dá oddeliť od presvedčenia a deklaratívnych cieľov, ktoré tvoria kognitívne aspekty „túžby“ (Berridge a Aldridge, 2008, str. 8 – 9).

Stimulačný výraz („túžba“) sa zvyšuje po opakovanom vystavení drogám a narážkam na drogy, zatiaľ čo potešenie („páči sa“) zostáva rovnaké alebo sa časom znižuje. Motivačno-senzibilizačný model „chcú“ a „páči sa“ ponúka vysvetlenie zjavného paradoxu, že jedinci s poruchou užívania návykových látok majú zvýšenú túžbu po drogách napriek tomu, že ich užívanie je menšie. V NAcc boli identifikované motivačné „hotspoty“: aktivácia v strednom plášti NAcc je zreteľne spojená s „páčením“, zatiaľ čo aktivácia v celom NAcc (najmä okolo ventrálneho pallidum) je spojená s „hľadaním“ (Berridge a kol., 2009).

Stimulačná senzibilizácia definuje vzťah medzi motiváciou a senzibilizáciou. Stimulačné zvýraznenie sa musí spájať so senzibilizáciou, aby sa zohľadnilo návykové správanie: zvýšenie väzby na dopamín nedefinuje stimulujúcu senzibilizáciu, ale zvýšenie väzby na dopamín vo vzťahu k jednotlivým narážkam na lieky; lokomotorická aktivita neindikuje motivačnú senzibilizáciu, ale behá okolo drogy; psychomotorická orientácia nenaznačuje motivačnú senzibilizáciu, ale posadnutosť užívaním drog áno. Z tohto dôvodu jednoduché posilnenie správania nestačí na to, aby zodpovedalo návykovému správaniu.

„Ústrednou myšlienkou je, že návykové drogy neustále menia mozgové systémy súvisiace s NAcc, ktoré sprostredkúvajú základnú motivačno-motivačnú funkciu, a to pripisovanie stimulačnej výpovede. V dôsledku toho sa tieto nervové okruhy môžu stať trvalo precitlivenými (alebo „senzibilizovanými“) na špecifické účinky liekov a na stimuly spojené s liekom (prostredníctvom aktivácie asociáciami SS). Drogová indukovaná zmena mozgu sa nazýva nervová senzibilizácia. Navrhli sme, aby to psychologicky viedlo k nadmernému pripisovaniu stimulačných výhod reprezentáciám súvisiacim s drogami, čo spôsobuje patologické „chcieť“ užívať drogy (Robinson a Berridge, 2003, s. 36).

Berridge a Aldridge (2008) poskytnúť príklad stimulačného senzibilizačného prístupu k výskumu závislosti. V tomto prístupe sú zvieratá trénované za dvoch podmienok: po prvé, zvieratá sú pripravené pracovať (stlačiť páku) na získanie odmeny (napr. Potravinové pelety) a musia naďalej pracovať, aby získali odmenu. Na samostatnom tréningu zvieratá dostávajú odmeny bez toho, aby za ne museli pracovať, pričom každá odmena je spojená s narážkou na zvukovú tónu pre 10 – 30, čo je podmienený stimul (CS +). Po tréningu sa zvieratá testujú v zaniknutej paradigme, kde sa meria „túžba“, keďže počet stlačení páčky, ktorú je zviera ochotné vykonať bez toho, aby dostal odmenu. Pretože zvieratá nedostávajú žiadne odmeny, „chcieť“ nie je zmätená konzumáciou odmeny. Kľúčom paradigmy je testovanie zmien v správaní, keď sa počas rôznych stavov vyvolaných liekmi zavedie podmienený zvukový stimul. V sérii štúdií, Wyvell a Berridge (2000, 2001) ukázali, že potkany, ktorým boli injekcie podané amfetamínové mikroinjekcie do obalu NAcc, mali pri zavedení podmieneného zvukového stimulu významne väčšie pákové lisy v porovnaní s potkanmi, ktorým boli podané mikroinjekcie fyziologickým roztokom. V súvisiacom experimente, Wyvell a Berridge (2000, 2001) zistili, že opatrenia týkajúce sa milosti (reakcia tváre na získanie odmeny za cukor) sa nelíšili, či zvieratá dostali mikroinjekcie fyziologického roztoku alebo amfetamínu. Tieto zistenia naznačujú, že amfetamín je spojený so zvýšenou „túžbou“ vyvolanou narážkou, ale nie so zvýšeným potešením („páčením sa“) z prijímania odmeny.

Návrhy modelu stimulačnej senzibilizácie týkajúce sa zvýšeného „chcú“ a zníženého „páčenia“ v závislosti sú v súlade so zisteniami z literatúry o hazardných hrách o zvýšenej aktivácii dopamínu na očakávanú odmenu (Fiorillo et al., 2003; Abler a kol., 2006; Preuschoff a kol., 2006; Linnet a kol., 2011, 2012) a tupú aktiváciu dopamínu do výsledku odmeny (Reuter et al., 2005). Tieto nálezy naznačujú, že dopaminergné dysfunkcie smerom k Predpokladá sa odmeny namiesto skutočných prínosov posilňujú správanie hazardných hier medzi pacientmi trpiacimi poruchami hazardných hier. Senzibilizácia dopamínového systému smerom k očakávaným výhodám skôr ako k dosiahnutým prínosom môže vysvetliť, prečo osoby trpiace poruchami hazardných hier naďalej pokračujú v hraní hazardných hier napriek stratám, a môžu zohrávať ústrednú úlohu pri tvorbe chybného vnímania pravdepodobnosti výhry z hazardných hier (Benhsain et al., 2004).

Jedným z obmedzení stimulačného senzibilizačného modelu je to, že jedinci s poruchou užívania návykových látok majú nižšie uvoľňovanie dopamínu a nižšiu dostupnosť dopamínového receptora napriek zvýšenej stimulačnej senzibilizácii:

„Je však potrebné uznať, že súčasná literatúra obsahuje protichodné výsledky týkajúce sa závislostí na dopamíne v mozgu. Napríklad sa uvádza, že závislí od detoxikovaného kokaínu v skutočnosti vykazujú skôr zníženie vyvolaného uvoľňovania dopamínu ako vyššie citované zvýšenie citlivosti. Ďalším nálezom u ľudí, ktorý sa zdá byť v rozpore so senzibilizáciou, je to, že o závislých na kokaíne sa uvádza, že majú nízku hladinu receptorov D2 striatálneho dopamínu aj po dlhej abstinencii…. Toto naznačuje skôr hypodopaminergný stav ako senzibilizovaný stav “(Robinson a Berridge, 2008, s. 3140).

Aj keď v prípade porúch spojených s užívaním návykových látok sú hlásené nižšie väzbové potenciály, v literatúre o hazardných hrách neexistuje dôkaz o znížených väzbových potenciáloch (Linnet, 2013). Preto môže porucha hazardných hier slúžiť ako „modelová“ porucha pre model stimulačnej senzibilizácie, pretože hazardné hry nie sú zmätené prijímaním exogénnych látok.

Dôsledky očakávania odmeny a vyhodnotenia výsledkov pri hazardných hrách

Modely Schultz et al. a Robinson a Berridge poskytujú dôležité informácie o štúdii o hazardných hrách. Model predikcie odmeny a chyby predikcie odmeny podľa Schultz et al. ponúka vysvetlenie pre behaviorálne posilnenie očakávania odmien v závislosti, zatiaľ čo model stimulácie a senzibilizácie podľa Robinsona a Berridge vysvetľuje mechanizmy „chcú“ a „páčia sa“ v závislosti. Porucha hazardných hier môže zároveň slúžiť ako „modelová“ porucha pri riešení určitých aspektov týchto dvoch modelov.

Po prvé, nižšie úrovne väzbového potenciálu uvádzané pri poruche užívania návykových látok nie sú vidieť pri poruche hazardných hier (Linnet a kol., 2010, 2011,b, 2012; Clark a kol., 2012; Boileau a kol., 2013). To by mohlo naznačovať, že stimulačná senzibilizácia sa môže vyskytnúť nezávisle od základnej väzby dopamínu na podporu modelu stimulačnej senzibilizácie.

Po druhé, zatiaľ čo štúdie Fiorillo et al. (2003) a Preuschoff a kol. (2006) podporuje myšlienku trvalej predvídateľnej aktivácie dopamínu k neistote, je potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, či je tento mechanizmus spojený s dopaminergnými dysfunkciami pri hazardných hrách.

Po tretie, literatúra o hazardných hrách naznačuje zvýšenú aktiváciu mozgu smerom k očakávaniu odmeny a otupenú aktiváciu smerom k vyhodnoteniu výsledku. Je to v súlade s návrhom modelu zvýšenej „túžby“ na motívoch senzibilizácie a senzibilizácie, ale so zníženou „obľubou“ v závislosti a s myšlienkou trvalej predvídateľnej aktivácie dopamínu v predikcii odmeny. Dopaminergná dysfunkcia v očakávaní odmeny môže predstavovať spoločný mechanizmus závislosti, pretože sa vyskytuje v neprítomnosti odmeny. Preto môže mať predvídanie odmeny podobnú (dys) funkciu, či už ide o jedlo, drogy alebo hazardné hry. Ďalšie štúdie by sa mali zamerať na predvídanie odmien a hodnotenie výsledkov v prípade hazardných hier.

Vyhlásenie o konflikte záujmov

Autor deklaruje, že výskum sa uskutočňoval bez obchodných alebo finančných vzťahov, ktoré by sa mohli chápať ako potenciálny konflikt záujmov.

Poďakovanie

Referencie