språk: Engelska | spanska | franska
Julie Goulet-Kennedy, BSc
Julie Goulet-Kennedy, Center interdisciplinaire de recherche en readaptation 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, MSc
Sara Labbe, Center interdisciplinaire de recherche en readaptation et en intégration sociale. Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec; Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Kanada;
Shirley Fecteau, Doktorand*
Shirley Fecteau, Centre interdisciplinaire de recherche en readaptation et en intégration sociale. Centre de recherche de l'Institut universitaire en santé mentale de Québec; Faculté de médecine, Université Laval, Québec, Kanada;
Abstrakt
Beslutsfattandet har studerats i stor utsträckning inom ekonomi och ur gruppperspektiv, men fortfarande är lite känt om individuellt beslutsfattande. Här diskuteras de olika kognitiva processer som är inblandade i beslutsfattande och dess associerade neurala substrat. De förmodade ledarna i beslutsfattandet verkar vara prefrontal cortex och striatum. Försvagade beslutsförmågor i olika kliniska populationer har förknippats med aktivitet i prefrontal cortex och i striatum. Vi framhäver vikten av att stärka graden av integration av både kognitiva och neurala substrat för att ytterligare förstå våra beslutsfattande färdigheter. När det gäller kognitiva paradigmer är det nödvändigt att förbättra det ekologiska värdet av experimentella uppgifter som bedömer beslutsfattandet i olika sammanhang och med belöningar. Detta skulle hjälpa till att översätta laboratoriernas lärdomar till verkliga fördelar. När det gäller neurala substrat, hjälper användningen av neuroimagingtekniker att karakterisera de neurala nätverk som hör samman med beslutsfattandet. På senare tid har sätt att modulera hjärnaktivitet, såsom i prefrontal cortex och sammanhängande regioner (t.ex. striatum), med icke-invasiv hjärnstimulering också kollat på de neurala och kognitiva substraten i beslutsfattandet. Tillsammans kan dessa kognitiva och neurala tillvägagångssätt vara användbara för patienter med nedsatt beslutsförmåga. Drivrutinen bakom denna arbetslinje är att beslutsförmågorna ligger till grund för viktiga aspekter av hälsa, hälsa, säkerhet och ekonomiska och sociala val i våra dagliga liv.
Beskrivning
Vi möter ständigt beslut i våra dagliga liv: "Vilket frukostflingor?" "Ska jag träna? Ja, men vilken övning? Fotboll eller yoga? "" Ska jag ta en semester? Kanske efter denna beviljningsfrist. "" Borde jag dricka ett annat glas whisky för att lugna mig ner? En annan kopp kaffe för att väcka mig? "Besluten drivs av externa (t.ex. storleken och förseningen av potentiella belöningar / förluster) och interna faktorer (t.ex. reflekterande och reflexiv-automatiska beteenden1), liksom genetiska influenser (t.ex. prefrontal dopamin-system2) eller psykopatologi.
Dåligt beslutsfattande hos individer kan bero på otillräcklig analys av val eller ett alltför riskabelt (eller alltför försiktigt) tillvägagångssätt och kan ha skadliga konsekvenser för hälsa, säkerhet och ekonomiskt välbefinnande. Bättre förståelse för färdigheter i beslutsfattande, intakt eller nedsatt, är avgörande. Detta kan visas med exempel på tobaksrökning. Tänk på effekten av att förstå varför en person aldrig har rökt en cigarett, medan en annan har rökt en eller två och sedan slutat, eller en annan har rökt en tid och sedan slutat, och ännu en annan som fortsätter att röka och sedan lider av hjärnans konsekvenser plasticitetsförändringar som därefter understödjer det som utvecklas till det skadliga psykologiska och fysiska beteendet hos missbruksstörningar. Detta är bara ett exempel, men en liknande logik kan tillämpas på beteendemissbruk (t.ex. patologiskt spelande): varför en person fortsätter att ta risker med att spela tills hans / hennes välfärd står på spel. Ett annat exempel är varför en person med depression eller som har haft stroke följer rekommenderade livsstilsförändringar och / eller medicinsk rådgivning (t.ex. övningar, minskar alkoholintaget, äter hälsosamt, deltar i sociala aktiviteter), jämfört med en annan person som inte uppfylla även om den personens hälsa och liv står på spel. Det finns alltså ett brett spektrum av sjukdomar där långsiktiga förändringar i beteenden och livsstilar behövs, vilket kräver färdigheter i beslutsfattandet.
Syftet med denna artikel är att diskutera beslutsfattande färdigheter och deras associerade neurala substrat. Vi betonar den inflytelserika rollen av prefrontal cortex och striatum i sådana färdigheter. Vi granskar också de kognitiva och motivationsprocesser som är inblandade i beslutsfattande som är kända för att vara försämrade i olika kliniska populationer, speciellt substansanvändningsstörningar, beteendeberoende och schizofreni. Vi lyfter fram behovet av att ytterligare karakterisera dessa kognitiva processer och neurala substrat för att främja utvecklingen av terapeutiska strategier. I själva verket kan tillvägagångssätt rikta sig mot både hjärnan och beteende för att vägleda patienter bort från en maladaptiv bana och mot en hälsosammare livsstil.
Processer av beslutsfattande och rollens roll
Beslutsfattande har studerats främst inom ekonomi och marknadsföring och ur gruppperspektiv.3 Den senaste tidens utveckling av neuroekonomi och neuromarketing har öppnat forskningsområden i hur människans hjärna gör, till exempel ekonomiska beslut.4 Naturligtvis har de beslut vi fattar också stor inverkan på vår mentala och fysiska hälsa, och de kan studeras med experimentella uppgifter och neuroimaging tekniker.
Att fatta beslut innefattar flera kognitiva och motivativa processer, såsom uppmärksamhet, belöningssökande, impulsivitet och riskupptagande. Dessa processer kan ses som en del av två system som interagerar när man fattar ett beslut: det är det "heta" känslomässiga systemet som värderar omedelbara belöningar och det "coola" rationella systemet som värderar både omedelbara och försenade belöningar. Beslutsfattande kan sålunda definieras som en multikomponent kognitiv och känslomässig process som betjänas av en dynamisk multilevel neuralkrets som mottar och projicerar amodal-signaler och kontinuerligt reglerar och omprövar pågående själv- och andra-återkoppling. Denna krets integrerar och synkroniserar information inom kortikala och subkortiska nätverk, med prefrontal cortex och striatum som antydande ledare (t ex se refs 4-5-6-7-8-9-10).
Inom ramen för detta kan karaktärisering och främjande av beslutsfattande stärka graden av integration både på kognitiv och neurell nivå, med hänsyn till externa faktorer (t.ex. social miljö). Strategier som främjar positivt beslutsfattande innefattar bland annat att identifiera sätt att balansera belöningsvärdena för ohälsosamma och hälsosamma alternativ genom att stärka fronthämmande och kognitiv kontroll för de individer som vill nå sina mål för livsstilsförändringar (t.ex. att träna, att sluta eller minska röka, spela eller dricka, att äta hälsosamt) men som har upprepade gånger misslyckats.11 Utmaningen är emellertid att identifiera det bästa sättet att styra adaptivt beteende och hjärn plasticitet för att främja de individuella beslutsfattande funktionerna som kan leda till verkliga fördelar.
För att styra sådana adaptiva beteenden måste det neurala nätverket beskrivas väl. Som nämnts ovan innebär beslutsförmåga flera kognitiva och motivativa processer, som involverar ett komplext neuralt nätverk. Det finns dock några nyckelaktörer, särskilt prefrontal cortex och striatum. Than prefrontal cortex och striatum är mycket sammankopplade12 och samverkar ofta under motivationsprocesser.13,14 Distinkta delar av både ventral och dorsalstriatum har förknippats med olika beslutsprocesser hos friska vuxna.14-16 Dessutom är belöningar inflytelserika i beslutsfattandet och verkar särskilt aktivera striatumet.17 Intressant är att det förefaller vara valmöjligheter att ha val.18 Studier har visat att valmöjligheter och val (t.ex. uppfattning om kontroll) är givande och framkallar aktivitet i striatumet. Exempelvis hittades större aktivitet i striatumet hos personer som fick belöningar från att välja bland flera alternativ än hos personer som fick samma belöningar utan val;19 likewise i ämnen som fick instrumentalt belönade belöningar jämfört med dem som fick belöningar passively.20,21
När beslutsförmåga är nedsatt
Beslutsfattandet kan påverkas av missbildande beteenden och / eller maladaptiva neurala nätverk. Beslutsrelaterade beteenden (t.ex. att acceptera en första cigarett eller en annan cigarett) och kognitiva funktioner (t.ex. belöning, impulsivitet, självkontroll, riskupptagning, uppmärksamhet) kan associeras med symtom (t.ex. ) av vissa medicinska tillstånd (t.ex. tobakssjukdomar). Nedsatt beslutsfattande har rapporterats i olika störningar, inklusive substansanvändning, beteendemässiga missbruk och schizofreni (Tabell I).
Substansanvändningsstörningar
Studier har upprepade gånger rapporterat att patienter med substansanvändningsstörningar skiljer sig från friska personer i beslutsfattande färdigheter och dessa beteendemässiga skillnader har förknippats med olika aktivitetsmönster i olika hjärnregioner, men särskilt i ventralstriatum. Methamphetamin användare visar riskabelt beslutsfattande,22,23 som har förknippats med prefrontal cortex och striatum.24 Till exempel, Metamfetaminanvändare tog mer risker i Balloon Analog Risk Task och visade större aktivitet i ventralstriatum och svagare aktivitet i rätt dorsolateral prefrontal cortex än friska kontroller.23 Förutseendet av pengarbelöning ledde också till aktivitet i ventralstriatum hos patienter med kokainanvändning25 och hos tunga cannabisanvändare26 Patienter med tobakssjukdomar visar också impulsivitet och riskabelt beslutsfattande.27,28 Som nämnts ovan verkar belöningar vara inflytelserika i striatal aktivitet, och detta har också observerats hos patienter med substansanvändningsstörningar.29-35 Exempelvis minskades den striatala aktiviteten som svar på monetär belöning hos rökare med förhoppning om rökning.32 Mer nyligen studerade Wilson och kollegor enskild uppfattning om belöning och dess koppling till striatumen i berövade nikotinrökare.33 De observerade att rökare som visade den svagaste aktiviteten i ventral striatum under monetära belöningar var mindre angelägna om att avstå från att röka för monetär förstärkning. På samma sätt visar patienter med alkoholanvändning riskabla beslutsfattande,36 vilket verkar innebära striatal aktivitet. Patienter med alkoholhändelser var till exempel mer impulsiva34 och visade svagare aktivitet i ventralstriatum under förväntan på monetär belöning.34,35 Liknande resultat observerades hos friska försökspersoner när de utsattes för alkohol. Gilman och kollegor fann att alkoholinfusion framkallade aktivitet i striatumet när friska sociala drinkare gjorde riskfyllda val snarare än säkrare val.37 Intressant var att de fyra studierna som rapporterade större impulsivitet hos patienter med substansanvändningsstörningar än hos friska kontroller visade minskad aktivitet i ventralstriatumet, 29,31,34,35 medan de två studierna som observerade ingen skillnad i impulsivitet mellan grupper indikerade ökad aktivitet i ventralstriatumet25,26 (Tabell I).
Behavioral missbruk
Riskabelt beslutsfattande betraktas som en karakteristisk beteendemässig fenotyp av patologiskt spelande, vilket innefattar striatal aktivitet. Onormalt beslutsfattande och tillhörande aktivitet i striatum hos patienter med patologiskt spelverk liknar det som observerats hos patienter med substansanvändning.38 Exempelvis var aktiviteten i ventralstriatum under belöningsförväntningen korrelerad med impulsivitetsnivå hos patienter med alkoholbesvär såväl som hos patienter med patologiskt spelande. 34,39,40 Detta kan inte vara förvånande, eftersom båda diagnoserna delar med sig av symtom: dessa patienter fortsätter att engagera sig i beteende som leder till missgynnade belöningar trots negativa konsekvenser, tolerans och återkallande.41
Schizofreni
Vissa data tyder på att patienter med schizofreni uppvisar underskott i beslutsfattandet, vilket bedömts med Iowa Gambling Task.42 De verkar också vara mer impulsiva än friska kontroller i fördröjningsrabatten43 och fatta hastiga beslut i pärlorna.44,45 Vidare har det rapporterats att förhastade beslut hos patienter med schizofreni är förknippade med minskad aktivitet i rätt ventralstriatum under slutgiltigt beslutsfattande46 Första graders släktingar visar också onormala hastiga beslut,47 medan individer med ett riskfysiskt tillstånd inte verkar visa onormala hastiga beslut, men de visar minskad aktivitet i den högra ventralstriatumen när de fattar slutliga beslut jämfört med friska ämnen.48
Övriga
Andra kliniska populationer visar riskabelt beslutsfattande, inklusive de med personlighetsstörningar i gränserna,49-51 tvångshamning,52 och förvärvade lesioner i prefrontal cortex.53-57 Inblandning av striatum i samband med riskabelt beslutsfattande har ännu inte studerats i dessa populationer. Patienter med Parkinsons sjukdom med impulskontrollsjukdomar visar också riskabelt beslutsfattande.58 Exempelvis tog dessa patienter fler risker i ballonganalogriskuppgiften, och detta var associerat med lägre aktivitet i ventralstriatum än hos patienter med Parkinsons sjukdom utan impulskontrollsjukdomar.59
Vissa populationer visar onormalt försiktig beslutsfattande, inklusive individer med stor depression,60-62 generaliserade ångestsjukdomar,63 och friska individer med högtstående ångest.64 Patienter med traumatisk hjärnskada verkar också visa onormalt försiktig riskupptagning som visat i exempelvis Balloon Analog Risk Task.65 Återigen behövs ytterligare undersökningar för att bättre beskriva nedsatta och intakta beslutsförmåga och dess associerade neurala substrat i dessa populationer.
Oavsett om dåliga beslutsförmåga är en orsak eller konsekvens av vissa störningar, skulle sätt att främja och rehabilitera individuellt beslutsfattande i linje med sitt mål (t.ex. att sluta röka) ha en enorm medicinsk, social och ekonomisk inverkan.
Framtidsutsikter: hur kan vi främja beslutsfattande färdigheter?
Ett ultimat mål för det framtida arbetet är att karakterisera, främja och i slutändan rätta till utvecklingsbanan för beslutsfattandet individuellt för att förbättra patientens hälsa och välfärd. En utmaning är att integrera olika discipliner, eftersom beslutsfattandet ligger vid korsningen mellan medicin, humaniora, neurovetenskap, ekonomi och marknadsföring. För att främja vissa beteenden (t.ex. för att avvisa erbjudanden på cigaretter) behöver vi sätt att förbättra kognitiva funktioner (till exempel för att minska belöning [tobaksökning) och / eller modulering av associerade neurala substrat (särskilt i prefrontal cortex och striatum). Dessa förändringar kan i sista hand översättas till kliniska fördelar (t.ex. för att minska eller sluta röka). Således behöver vi utveckla bättre kognitiva paradigmer och metoder som kommer att modulera prefrontal och striatal aktivitet i andra regioner och nätverk.
Tillvägagångssätt för att främja kognitiva funktioner som är inblandade i beslutsfattandet
En viktig aspekt är att anpassa den laboratoriebaserade kunskapen om beslutsfattande till verkliga situationer. Faktum är att experiment bör gå utöver kontrollerade laboratorieexperiment i verkliga situationer för att översätta grundläggande resultat till verkliga fördelar. En avgörande men ändå försummad aspekt när man mäter mänskliga hjärnresponser på känslor, impulsivitet, önskemål och så vidare (processer som är inblandade i beslutsfattande) är den ekologiska validiteten. Beslutsfattande, som att acceptera eller avslå ett erbjudande om en cigarett, fungerar förmodligen annorlunda i verkligheten än vad som görs i laboratorieinställningar. Det finns väletablerade paradigmer för beslutsfattande66,67 som kan anpassas för att inkludera olika verkliga belöningar. Till exempel, Takahashi68 studerade självintressentimpulser med Ultimatum Game, som erbjuder monetära och cigarettbelöningar till patienter med tobakssjukdomar och friska individer. Patienter med tobakssjukdomar avvisade mest orättvisa pengaravgifter (liksom friska individer), men de accepterade orättvisa erbjudanden på cigaretter. Paradigmer bör också omfatta potentiella influenser från miljö och sociala nätverk (t.ex. ömsesidigt tryck för att röka). Det framväxande fältet av immersiv virtuell verklighet kommer troligen att bidra till en bättre karaktärisering av beteenden och kognitiva funktioner i olika kliniska populationer, inklusive de med substansanvändningsstörningar,69,70 beteendemässig beroende71 och schizofreni.72 Vi behöver komplexa paradigmer som imiterar verkliga situationer, men vi behöver också paradigmer som kommer att dissekera och isolera de olika processerna som är inblandade vid beslut, från attentional processer till motivation, utvärdering, urval och förväntan. Karakterisering av kognitiva processer vid beslutsfattande är av kliniskt intresse. Till exempel förutspådades rökresultat med motiverande indikeringar73,74 och diskontering av försenade belöningar.75 Det har rapporterats att patienter med tobakssjukdomar som uppvisade större diskontering av monetära belöningar var mindre benägna att upprätthålla rökningstaben under en kognitiv beteendeterapi av 28-veckan.76,77
Tillvägagångssätt för att främja hjärnaktivitet som deltar i beslutsfattandet
Det finns sätt att modulera hjärnaktivitet, inklusive beteendemetoder (t ex neurofeedback) och mer nyligen tekniker för icke-invasiv hjärnstimulering. Noninvasiv hjärnstimulering, såsom repetitiv transkritisk magnetisk stimulering (rTMS) och transkraniell direktströmstimulering (tDCS), kan modulera humana kognitiva funktioner in vivo.78 rTMS är en teknik som möjliggör icke-invasiv modulering av hjärnaktivitet genom tillämpning av relativt brännbara, upprepade magnetfält. tDCS inducerar excitabilitetsskift som förmodligen beror på subtränisk neuronmembran depolarisation orsakad av förändringar i transmembranproteiner och elektrolysrelaterade förändringar i vätejonkoncentration. Både rTMS och tDCS kan inducera neurala hämmande och / eller excitatoriska förändringar som kan överstiga stimuleringsperioden beroende på stimuleringsparametrar. I korthet kan dessa tekniker för icke-invasiv hjärnstimulering modulera funktionen hos ett hjärnnätverk; sålunda är effekterna på hjärnkretsar orsakade av de efterföljande observerade beteendemässiga resultaten. Dessa icke-invasiva hjärnstimuleringstekniker har modulerat kognitiva funktioner som är inblandade i beslutsfattande,79 inklusive belöning som söker,80,81 risktagande,82,83 impulsivitet,84,85 och uppmärksam behandling av framträdande86 och känslomässig information.87,88 De kan ha potential att främja beslutsfattande färdigheter i kliniska populationer.89 Några bevis-av-konceptstudier modulerade beslutsprocesser hos patienter, som de med substansanvändning,90-92 patologiskt spelande,93 och tvångssyndrom.94 Till exempel Hayashi och kollegor90 studerade effekterna av rTMS applicerat över vänster dorsolateral prefrontal cortex hos patienter med tobakssjukdomar. De hittade undertryckt tobakspåverkan och impulsivitet för monetära belöningar, mätt med fördröjningsrabatten. I en annan studie testades effekterna av tDCS över den dorsolaterala prefrontala cortexen hos patienter med tobakssjukdomar som ville sluta röka.92 Antalet rökrökta cigaretter och beslutsprocesser studerades. Beslutsfattande färdigheter med självintresseimpulser och riskupptagning med ultimatumspelen68 och riskuppgiften,22 respektive, med belöningar av pengar och cigaretter, mättes. Huvudfynden innefattade en minskning av antalet röka cigaretter och en ökning av avvisningsgraden för cigarett erbjudanden, men inte monetära erbjudanden i Ultimatum Game, vilket tyder på att effekterna av tDCS kan vara belöningsskänsliga. Det fanns ingen signifikant förändring i riskuppgiften avseende antingen belöning.
De flesta protokoll som använder rTMS och tDCS riktade sig mot den dorsolaterala prefrontala cortexen. På grund av hjärnanatomi kan striatum inte riktas direkt mot icke-invasiva tillvägagångssätt. Eftersom prefrontal cortex och striatum är mycket sammanlänkade har man dock hypoteserat att målinriktning av prefrontal cortex med icke-invasiv hjärnstimulering kan modulera striatalaktivitet. I själva verket riktade den dorsolaterala prefrontala cortexen med rTMS-inducerad dopaminfrisättning i caudatkärnan,95 såväl som i den främre cingulära och orbitofrontala cortexen.96 I en ny studie studerade vi tDCS över den dorsolaterala prefrontala cortexen hos friska vuxna under magnetisk resonansspektroskopi. Vi fann att i jämförelse med sham-stimulering ökade aktiv stimulering N-acetylaspartat i prefrontal cortex och glutamat och glutamin i striatumet.97 Det skulle vara intressant att testa om icke-invasiv hjärnstimulering kan minska underskott i beslutsförmåga genom att modulera aktivitet i prefrontal cortex och striatum hos patienter med nedsatt beslutsfattande, eftersom det har visats att striatal aktivitet har klinisk effekt. Exempelvis förutsagde aktiviteten i ventralstriatumet behandlingsresultat och substansintag hos patienter med cannabisanvändningsstörningar,98 kokainanvändningsstörningar,99 och amfetaminanvändningsstörningar.100 Också aktiviteten i ventralstriatumen framkallade under en kortgissande speluppgift med monetär belöning och straff har korrelerats med spelighetssvärdet hos patienter med patologiskt spelande.39
Slutsatser
Tillsammans bör dessa strategier bidra till att karakterisera den kognitiva och neurala arkitekturen som är involverad när vi fattar beslut. Vi måste undersöka sätt att förbättra den ekologiska validiteten hos våra beslutsfattande paradigmer för att underlätta övergången från laboratorieinställningar till verkliga situationer. Liksom med andra kognitiva och neurala funktioner utvecklas och förändras beslutsförmågor under hela livet, vilket bör beaktas ytterligare i framtida studier. Exempelvis framkallades aktivitet i dorsalstriatum under omedelbara och fördröjda belöningar hos äldre men inte hos yngre, friska individer.101 Detta kommer också att bidra till utvecklingen av förebyggande metoder och det kommer att ta itu med ambitiösa frågor, t.ex. Varför äter vissa individer och inte andra hälsosamt, dricker måttligt och tränar?
REFERENSER
;