Nat Neurosci 2010 Jun; 13 (6): 669-71 Epub 2010 อาจ 16
แหล่ง
ภาควิชาจิตวิทยามหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียลอสแองเจลิสลอสแองเจลิสแคลิฟอร์เนียสหรัฐอเมริกา [ป้องกันอีเมล]
นามธรรม
ผลงานก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าวัยรุ่นมนุษย์อาจมีความรู้สึกไวต่อการให้รางวัล แต่ก็ไม่ทราบว่าเป็นลักษณะใด ตอบแทน การประมวลผลเป็นผู้รับผิดชอบในเรื่องนี้ เราแยกค่าการตัดสินใจและ คำทำนาย สัญญาณผิดพลาดและพบว่าระบบประสาท คำทำนาย สัญญาณข้อผิดพลาดใน striatum เป็นยอดในวัยรุ่นในขณะที่สัญญาณการตัดสินใจของระบบประสาทแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการสร้างแบบจำลองค่า สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าโดปามีนเพิ่มความสูง คำทำนาย การตอบสนองข้อผิดพลาดก่อให้ วัยรุ่น ตอบแทน แสวงหา
วัยรุ่นเป็นช่วงเวลาที่ไม่เหมือนใครในการพัฒนาทางด้านจิตใจโดยมีตัวเลือกและการกระทำที่มีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับเด็กและผู้ใหญ่ สิ่งนี้อาจสะท้อนให้เห็นถึงการพัฒนาการทำงานของระบบอารมณ์และการให้รางวัลในระยะแรก ๆ เมื่อเปรียบเทียบกับเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า1เช่นวัยรุ่นมีแนวโน้มที่จะตัดสินใจไม่ดีและมีทางเลือกที่มีความเสี่ยงมากกว่าเด็กทั้งสองคน (ซึ่งยังไม่ได้รับผลตอบแทนเต็มที่) และผู้ใหญ่ (ผู้อ่อนไหวต่อรางวัล แต่มีความสามารถในการควบคุมแรงกระตุ้นจากรางวัล)
ตามทฤษฎีการตัดสินใจเชิงพฤติกรรมตัวเลือกจะถูกขับเคลื่อนด้วยค่าที่กำหนดให้กับตัวเลือกที่มีศักยภาพแต่ละตัว (ค่าการตัดสินใจ)2. มูลค่าการตัดสินใจจะถูกคำนวณโดยระบบในเยื่อหุ้มสมองด้านหน้า prefrontal ที่ทำหน้าที่เป็นทางเดินทั่วไปสำหรับการแสดงค่า3,4. อย่างไรก็ตามเพื่อที่จะประพฤติตนอย่างเหมาะสมในโลกที่เปลี่ยนแปลงหรือมีเสียงดังค่าเหล่านี้จะต้องได้รับการอัปเดตตามประสบการณ์ สัญญาณข้อผิดพลาดในการทำนายผลตอบแทนสะท้อนถึงความแตกต่างระหว่างมูลค่าที่คาดหวังของการกระทำและผลลัพธ์ที่แท้จริงของการกระทำ5และถูกเข้ารหัสโดยกิจกรรม phasic ในระบบโดปามีน mesolimbic6. ใน fMRI พวกเขามักจะสังเกตเห็นในหน้าท้อง striatum สะท้อน dopaminergic เอาท์พุท (e กรัม 7) ไม่ทราบลักษณะของการทำนายสัญญาณผิดพลาดในเด็กหรือวัยรุ่น วัยรุ่นอาจมีการตอบสนองต่อทารกแรกเกิดที่ไวต่อการกระตุ้นเพื่อให้รางวัล8แม้ว่าการค้นพบนี้ค่อนข้างไม่สอดคล้องกัน9,10. เราตรวจสอบว่าวัยรุ่นมีความสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ซ้ำกันในค่าการตัดสินใจหรือสัญญาณข้อผิดพลาดการทำนายโดยใช้กระบวนทัศน์การเรียนรู้แบบน่าจะเป็น11 (มะเดื่อ. 1; ดู วิธีการเสริม ออนไลน์) เราประเมินทั้งค่าการตัดสินใจและสัญญาณข้อผิดพลาดการทำนายในแต่ละการทดลองระหว่างการเรียนรู้โดยใช้รูปแบบการเรียนรู้อย่างง่าย5. การใช้การวิเคราะห์เชิงพารามิเตอร์ของ fMRI นั้นเราระบุภูมิภาคของสมองที่มีการตอบสนองที่ถูกปรับตามสัญญาณเหล่านี้และตรวจสอบว่าการตอบสนองนี้เปลี่ยนไปตามอายุตั้งแต่วัยเด็กจนถึงวัยผู้ใหญ่ เราตรวจสอบทั้งผลเชิงเส้น (ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงแนวโน้มทั่วไปหรือการพัฒนา) และผลกระทบกำลังสอง (ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบเฉพาะวัยรุ่น) กับอายุ งานนี้แสดงให้เห็นถึงการตรวจสอบครั้งแรกขององค์ประกอบย่อยเหล่านี้ของการตัดสินใจในการพัฒนา
ด้านพฤติกรรมผู้เข้าร่วมทุกคนมีความแม่นยำมากขึ้นและเร็วขึ้นด้วยการฝึกอบรมเพื่อกระตุ้นสิ่งที่คาดการณ์ได้ แต่ไม่ใช่สำหรับการกระตุ้นแบบสุ่ม (ปฏิสัมพันธ์ F (5,210) = 9.85, P<0.0001 สำหรับความแม่นยำและ F (5,210) = 6.60, P<0.0001 สำหรับเวลาตอบสนอง; ตารางเสริม 1 และ มะเดื่อ. 1 ออนไลน์) สิ่งสำคัญยิ่งมีปฏิสัมพันธ์ x อายุสำหรับการตอบสนองครั้ง (F (2,42) = 5.03, P = 0.01) การทดสอบหลังเลิกเรียนพบว่าวัยรุ่นเป็นกลุ่มอายุเพียงกลุ่มเดียวที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าได้อย่างรวดเร็วมากขึ้นเมื่อเทียบกับของรางวัลเล็ก ๆ (t (15) = 3.24) P = 0.006; สำหรับเด็ก t (17) = −0.32 P = 0.75 และสำหรับผู้ใหญ่ t (10) = 1.90, P = 0.09)
เราสร้างแบบจำลองข้อมูล fMRI เพื่อให้แยกการประมาณของการตอบสนองของระบบประสาทต่อสิ่งเร้าและข้อเสนอแนะ (วิธีการเสริม และ มะเดื่อ. 2 ออนไลน์ สำหรับผลกระทบหลักทั้งหมดของสมองในการรับสิ่งเร้าและรับข้อเสนอแนะเกี่ยวกับการตอบสนองให้ดู มะเดื่อเสริม 3–4 และตาราง 2–3 ออนไลน์) เราตรวจสอบว่าความสัมพันธ์ของระบบประสาทกับสัญญาณการตัดสินใจตามโมเดล (ค่าการตัดสินใจและข้อผิดพลาดการทำนาย) สัมพันธ์กับอายุอย่างไร
เราวิเคราะห์แนวโน้มกำลังสองในข้อผิดพลาดการคาดการณ์เชิงบวกที่ข้อเสนอแนะและระบุสองภูมิภาคที่วัยรุ่นแสดงการตอบสนองเสียวเมื่อเทียบกับกลุ่มอายุอื่น ๆ - striatum และ gyrus เชิงมุม พื้นที่ในเยื่อหุ้มสมองด้านหน้า prefrontal แสดงให้เห็นถึงผลกระทบเชิงลบของอายุต่อมูลค่าการตัดสินใจกระตุ้นเช่นผู้เข้าร่วมที่อายุน้อยกว่ามีสัญญาณการตัดสินใจที่แข็งแกร่งขึ้นในภูมิภาคนี้เมื่อเทียบกับผู้เข้าร่วมที่มีอายุมากกว่า ภูมิภาคนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับมูลค่าตัวกระตุ้นเชิงเป้าหมายในงานก่อนหน้าในผู้ใหญ่ (รูปที่ 2a)12. ดังนั้นในขณะที่การตอบสนองต่อการตอบรับเชิงบวกที่คาดเดาไม่ได้แหลมในวัยรุ่นความไวต่อการกระตุ้นตามตัวอักษรลดลงเป็นเส้นตรงตามอายุ (สำหรับแปลงระหว่างอายุและแต่ละภูมิภาคที่น่าสนใจ [ROIs] ดู รูปเพิ่มเติม 5 ออนไลน์)
เนื่องจากมูลค่าการตัดสินใจพัฒนาขึ้นจากการเรียนรู้ที่เกิดจากข้อผิดพลาดในแบบจำลองจึงน่าแปลกใจที่ค่าการตัดสินใจแสดงวิถีที่เกี่ยวข้องกับอายุที่แตกต่างจากข้อผิดพลาดในการทำนาย อย่างไรก็ตามเนื่องจากโครงสร้างของงานเป็นไปได้ว่าทางเลือกนั้นถูกขับเคลื่อนโดยปัจจัยอื่น ๆ นอกเหนือจากการเรียนรู้แบบเสริมแรง (เช่นหน่วยความจำที่ชัดเจน) เพื่อชี้แจงผลลัพธ์เราได้ใช้รูปแบบที่สองซึ่งคำนวณมูลค่าการตัดสินใจในรูปแบบเชิงบูรณาการมากขึ้นเนื่องจากสัดส่วนของการทดลองก่อนหน้านี้ที่เลือกการตอบสนองที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสิ่งกระตุ้นแต่ละอย่าง (Lin, Adolphs & Rangel, ไม่ได้เผยแพร่; วิธีการเสริม ออนไลน์) เราวิเคราะห์ค่าความผิดพลาดในการทำนายจากแบบจำลองนี้และพบว่าพวกมันสะท้อนผลการวิเคราะห์เริ่มต้นของเราโดยแสดงพื้นที่ใน striatum และ parietal cortex พร้อมกับบริเวณ prefrontal ด้านข้างของหน้าท้องซึ่งการตอบสนองของระบบประสาทผิดพลาด การวิเคราะห์มูลค่าการตัดสินใจจากแบบจำลองนี้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์เชิงเส้นและไม่เชิงเส้นระหว่างอายุและกิจกรรมของระบบประสาทในหลายภูมิภาครวมถึงเยื่อหุ้มสมองข้างข้างข้างและ striatum (รูปที่ 6 เพิ่มเติมและตารางที่ 5 ออนไลน์) การวิเคราะห์ ROI ROI แบบสำรวจ (ไม่เป็นอิสระ) แสดงให้เห็นว่าการตอบสนองของระบบประสาทต่อค่าการตัดสินใจในแบบจำลองนี้ดูเหมือนจะเพิ่มขึ้นระหว่างวัยเด็กและวัยรุ่น แต่จากนั้นก็ไม่แสดงอาการระหว่างวัยรุ่นกับผู้ใหญ่ (รูปเพิ่มเติม 7 ออนไลน์) ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการตอบสนองข้อผิดพลาดการคาดคะเนสูงสุดในวัยรุ่นนั้นแข็งแกร่งต่อโมเดลที่แตกต่างกันในขณะที่การเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับอายุของสัญญาณการตัดสินใจมีความอ่อนไหวต่อข้อกำหนดของแบบจำลอง
จากงานก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่า ventral striatum มีความไวต่อการตอบรับเชิงบวกที่ไม่คาดคิดอย่างต่อเนื่องตามที่แสดงในสัญญาณข้อผิดพลาดการทำนายผลตอบแทนตามโมเดล (เช่น7) เราตรวจสอบการแปลการตอบสนองที่เกี่ยวข้องกับการทำนายข้อผิดพลาดสำหรับแต่ละกลุ่มอายุแยกกันภายใน ROI ทางกายวิภาคที่เป็นอิสระรวมถึง caudate ทวิภาคี, putamen และนิวเคลียส accumbens โดยใช้รูปแบบการเรียนรู้การเสริมแรงดั้งเดิม (รูปที่ 2b) ภูมิภาค Striatal มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับข้อผิดพลาดในการทำนายเชิงบวกไม่ได้ทับซ้อนกันสำหรับวัยรุ่นและผู้ใหญ่ ในขณะที่ผู้ใหญ่ในการศึกษาครั้งนี้มีกิจกรรมในบริเวณท้องที่หน้าท้องอย่างต่อเนื่องที่เห็นในการศึกษาตรวจสอบข้อผิดพลาดการทำนายในผู้ใหญ่วัยรุ่นมีกิจกรรมในภูมิภาคหลังมากขึ้น เด็ก ๆ ไม่มีกิจกรรมใดใน striatum ที่เกี่ยวข้องกับการทำนายผิดพลาดเชิงบวก
ผลลัพธ์ของเราขยายการค้นพบก่อนหน้านี้ของกิจกรรมประสาทที่เกี่ยวข้องกับการรับรางวัลที่เพิ่มขึ้นในช่วงวัยรุ่น8 โดยแสดงให้เห็นว่าการค้นพบนี้มีความเฉพาะเจาะจงกับข้อผิดพลาดในการทำนายเมื่อเทียบกับสัญญาณการประเมินค่า ความแตกต่างของพัฒนาการในการตอบสนองข้อผิดพลาดในการทำนายมีแนวโน้มที่จะสะท้อนถึงความแตกต่างในการส่งสัญญาณ dasamine phasic13. หากถูกต้องสิ่งนี้จะให้คำอธิบายโดยตรงสำหรับพฤติกรรมการแสวงหารางวัลที่มีความเสี่ยงซึ่งมักพบในวัยรุ่น พฤติกรรมที่มีความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นในวัยรุ่นสามารถในทางทฤษฎีสะท้อนให้เห็นถึงความไวลดลงเพื่อผลลัพธ์เชิงลบที่อาจเกิดขึ้นหรือเพิ่มความไวต่อผลลัพธ์เชิงบวกที่อาจเกิดขึ้น เราเชื่อว่าข้อมูลของเรามีความสอดคล้องกับสิ่งหลัง: นั่นคือสัญญาณข้อผิดพลาดการทำนายที่เพิ่มขึ้น (สะท้อนให้เห็นถึงสัญญาณโดปามีน phasic ที่มากขึ้น) สะท้อนให้เห็นถึงผลกระทบที่มากขึ้นจากผลลัพธ์เชิงบวก14ซึ่งเสนอให้ส่งผลให้เกิดแรงจูงใจเพิ่มขึ้นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่เป็นบวก (และยิ่งเสี่ยงมากขึ้น) ดังนั้นการตอบสนองข้อผิดพลาดในการคาดการณ์โดปามิเนอร์จิคที่กระทำเกินจริงในวัยรุ่นอาจส่งผลให้การแสวงหารางวัลเพิ่มขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อควบคู่กับระบบควบคุมความรู้ความเข้าใจที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ1.
การค้นพบในปัจจุบันอาจทำให้เข้าใจได้ว่าทำไมการศึกษาก่อนหน้านี้ถึงให้ผลที่ไม่คงเส้นคงวาของอายุในการประมวลผลรางวัล ข้อแรกไม่ใช่การศึกษาทั้งหมดเปรียบเทียบวัยรุ่นกับเด็กและผู้ใหญ่หมายความว่าไม่สามารถสังเกตความสัมพันธ์แบบไม่เชิงเส้นกับอายุได้ นอกจากนี้คำจำกัดความของ "วัยรุ่น" ไม่สอดคล้องกันในการศึกษา ประการที่สองมันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่างานการเรียนรู้ความน่าจะเป็นที่ใช้ที่นี่ไม่ได้เป็นงานการตัดสินใจที่มีความเสี่ยงต่อดังนั้นจึงแตกต่างจากงานอื่น ๆ ที่ใช้ในการให้รางวัลและวรรณกรรมเสี่ยง ประการที่สามผลลัพธ์ของเราชี้ให้เห็นว่าการทำความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงการพัฒนาในการประมวลผลรางวัลต้องใช้วิธีการที่ใช้แบบจำลองพร้อมกับการสลายตัวขององค์ประกอบการทดลองแต่ละอย่าง (การกระตุ้นทางเลือกและข้อเสนอแนะ)
เป็นที่ทราบกันดีว่าวัยรุ่นเป็นช่วงเวลาที่ไม่เหมือนใครในการพัฒนาทางด้านจิตใจและพฤติกรรมเสี่ยงแสวงหารางวัลที่เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้อาจส่งผลให้เกิดการเจ็บป่วยและเสียชีวิตที่สำคัญรวมถึงการเสียชีวิตจากอุบัติเหตุและการติดยา ดังนั้นการทำความเข้าใจพื้นฐานทางประสาทของการตัดสินใจของวัยรุ่นจึงเป็นความท้าทายที่สำคัญ งานปัจจุบันแสดงให้เห็นว่าผู้มีส่วนร่วมในการแสวงหารางวัลวัยรุ่นอาจมีสัญญาณข้อผิดพลาดการทำนายขั้นสูงซึ่งเป็นเป้าหมายใหม่สำหรับการศึกษาในอนาคตของช่วงเวลาสำคัญในการพัฒนา
กิตติกรรมประกาศ
งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนโดยสถาบันสุขภาพจิตแห่งชาติ (5R24 MH072697) สถาบันยาเสพติดแห่งชาติ (5F31 DA024534) มูลนิธิ McDonnell และมูลนิธิ Della Martin
เชิงอรรถ
ผลงานของผู้เขียน JRC ช่วยออกแบบการทดลองดำเนินการเก็บข้อมูลและวิเคราะห์และเขียนต้นฉบับ RFA, RMB และ SYB ออกแบบการทดลอง FWS สนับสนุนการเก็บข้อมูล BJK และ RAP ออกแบบการทดลองและช่วยเขียนต้นฉบับ
การแข่งขันความสนใจ ผู้เขียนประกาศว่าพวกเขาไม่มีผลประโยชน์ทางการเงินที่แข่งขันกัน
;