แหล่ง
สถาบัน Sackler เพื่อการพัฒนาการทางจิตวิทยา Weill Medical College แห่งมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์นิวยอร์กนิวยอร์ก 10021 สหรัฐอเมริกา [ป้องกันอีเมล]
นามธรรม
วัยรุ่นมีพฤติกรรมเสี่ยงที่อาจนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรง การศึกษานี้ตรวจสอบพัฒนาการทางระบบประสาทของระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมการแสวงหารางวัล ผู้เข้าร่วมสามสิบเจ็ดคน (อายุ 7-29 ปี) ได้รับการสแกนโดยใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์และกระบวนทัศน์ที่ปรับเปลี่ยนค่ารางวัล ผลการวิจัยแสดงให้เห็นถึงกิจกรรมที่เกิดขึ้นเกินจริงเมื่อเทียบกับกิจกรรมก่อนหน้าในวัยรุ่นเมื่อเทียบกับเด็กและผู้ใหญ่ซึ่งดูเหมือนจะได้รับแรงหนุนจากช่วงเวลาที่แตกต่างกันของการพัฒนาสำหรับภูมิภาคเหล่านี้ กิจกรรมของแอคคัมเบนส์ในวัยรุ่นดูเหมือนของผู้ใหญ่ทั้งในด้านของกิจกรรมและความไวต่อค่าตอบแทนแม้ว่าขนาดของกิจกรรมจะสูงเกินจริง ในทางตรงกันข้ามขอบเขตของกิจกรรมเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้าของวงโคจรในวัยรุ่นดูเหมือนเด็กมากกว่าผู้ใหญ่โดยมีรูปแบบกิจกรรมโฟกัสน้อยกว่า ผลการวิจัยเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าการเจริญเติบโตของระบบ subcortical จะเปิดใช้งานอย่างไม่สมส่วนเมื่อเทียบกับระบบควบคุมจากบนลงล่างที่สุกงอมในภายหลังโดยให้น้ำหนักการกระทำของวัยรุ่นต่อผลกำไรในระยะยาว
บทนำ
การโจมตีของสารเสพติดมักจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่เพิ่มความเสี่ยงของวัยรุ่น (Silveri และคณะ 2004) ไม่ค่อยมีใครรู้จักจนถึงปัจจุบันเกี่ยวกับปัจจัยทางระบบประสาทที่อาจจูงใจวัยรุ่นให้เพิ่มพฤติกรรมการเสี่ยง ในผู้ใหญ่ภูมิภาค mesolimbic มีส่วนเกี่ยวข้องในการให้รางวัล (Knutson และคณะ, 2001; เอลเลียตและคณะ 2003; McClure และคณะ, 2004), ความเสี่ยง (Kuhnen และ Knutson, 2005) และการเสพติด (Hyman และ Malenka, 2001; Volkow et al., 2004) แต่ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับการพัฒนาระบบเหล่านี้ การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อทดสอบสมมติฐานที่ว่าวัยรุ่นเป็นช่วงพัฒนาการของการตอบสนองที่เพิ่มขึ้นเพื่อให้รางวัลเมื่อเทียบกับวัยเด็กและผู้ใหญ่ โดยเฉพาะเราตรวจสอบว่าความแตกต่างในการพัฒนา subcortical [เช่นนิวเคลียส accumbens (NAcc)] สัมพันธ์กับ prefrontal [เช่น orbital frontal cortex (OFC)] ภูมิภาคอาจมีลักษณะของช่วงเวลาของการพัฒนาเพื่อช่วยอธิบายการเพิ่มขึ้นของพฤติกรรมเสี่ยง .
วัยรุ่นมีความโดดเด่นด้วยการพัฒนาโครงสร้างและการทำงานอย่างต่อเนื่องของวงจรส่วนหน้าของส่วนที่เกี่ยวข้องในการควบคุมพฤติกรรม หนู periadolescent แสดงการเพิ่มขึ้นของการส่งโดปามีนที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัลใน striatum (Laviola และคณะ, 1999) และบิชอพที่ไม่ใช่มนุษย์แสดงการปกคลุมด้วยเซลล์โดปามีนเพิ่มขึ้นในเยื่อหุ้มสมองส่วนหน้า (PFC) (Rosenberg และ Lewis, 1994, 1995) การศึกษาการถ่ายภาพของมนุษย์แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงของภูมิภาค frontostriatal (Giedd et al., 1999; Sowell และคณะ, 1999; Casey et al., 2005) ที่ดูเหมือนจะเพิ่มการควบคุมการรับรู้แบบขนาน (Casey et al., 1997; Rubia และคณะ 2000; Luna และคณะ, 2001; Luna และ Sweeney, 2004; Steinberg, 2004) การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ปรากฏขึ้นเพื่อแสดงการเปิดใช้งานกะของภูมิภาค prefrontal จากการกระจายการสรรหาโฟกัสที่มากขึ้นในช่วงเวลา (Casey et al., 1997; Bunge et al., 2002; โมเสสและคณะ, 2002; Durston และคณะ, 2006) การศึกษาทางระบบประสาทไม่สามารถอธิบายลักษณะของการเปลี่ยนแปลงเชิงพัฒนาการได้อย่างชัดเจน (เช่นการตัดแต่ง synaptic, myelination) อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงปริมาณและโครงสร้างเหล่านี้อาจสะท้อนให้เห็นถึงการปรับแต่งและปรับจูนประมาณการซึ่งกันและกันจากภูมิภาคสมองเหล่านี้ในระหว่างการสุก ดังนั้นการตีความนี้เป็นการเก็งกำไรเท่านั้น
เมื่อเร็ว ๆ นี้การศึกษา neuroimaging ได้เริ่มตรวจสอบการประมวลผลที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัลในวัยรุ่นและได้แสดงให้เห็นการเปิดใช้งาน NAcc ตามที่ปรากฏในผู้ใหญ่ (Bjork และคณะ, 2004; อาจ et al, 2004; เอินส์ทและอัล, 2005) อย่างไรก็ตามผลที่ได้รับมีการผสมกันตามความแตกต่างของวัยรุ่นและผู้ใหญ่ในกิจกรรม การศึกษาเหล่านี้ได้มุ่งเน้นไปที่ภูมิภาคของผู้ถูกกล่าวหามากกว่า OFC ในการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ยังได้รับความสนใจเพียงเล็กน้อยในการพัฒนาการพัฒนาการเรียนรู้ของ NAcc และ OFC ตั้งแต่วัยเด็กจนถึงวัยผู้ใหญ่ การติดตามการพัฒนานี้ให้ข้อ จำกัด เพิ่มเติมเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงที่รายงานในวัยรุ่นเฉพาะในช่วงเวลาของการพัฒนานี้หรือสะท้อนการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นแบบครบกำหนด
ที่นี่เราใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงฟังก์ชั่น (fMRI) เพื่อตรวจสอบพฤติกรรมและการตอบสนองของระบบประสาทเพื่อให้รางวัลการปรับเปลี่ยนค่าตลอดการพัฒนา เรามุ่งเน้นไปที่ NAcc และ OFC ที่ได้รับรายงานก่อนหน้านี้ในสัตว์ (Hikosaka และ Watanabe, 2000; Pecina et al., 2003), การถ่ายภาพ (O'Doherty และคณะ, 2001; Zald et al., 2004) และการเสพติด (Hyman และ Malenka, 2001) การศึกษาที่เกี่ยวข้องกับพวกเขาในการเรียนรู้ที่เกี่ยวข้องกับผลตอบแทน ขึ้นอยู่กับรุ่นหนูLaviola และคณะ, 1999; หอก 2000) และงานถ่ายภาพก่อนหน้า (เอินส์ทและอัล, 2005) เราตั้งสมมติฐานว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเด็กและผู้ใหญ่แล้ววัยรุ่นจะแสดงการตอบสนองที่เกินจริงซึ่งบ่งบอกถึงการกระตุ้นการทำงานของระบบโฟกัสภายในขอบเขตในช่วงเวลานี้พร้อมกับการเปิดใช้งานที่ไม่เต็มที่ในภูมิภาค PFC
วัสดุและวิธีการ
ผู้เข้าร่วม
เด็กสิบหก (หญิงเจ็ดคนอายุ 7 – 11 อายุเฉลี่ย 9.8 ปี) วัยรุ่น 13 (หญิงหกคนอายุ 13 – 17 อายุเฉลี่ยสุขภาพดี 16 ปี) และ 12 ผู้ใหญ่ที่ถนัดขวา 23 – 29 อายุเฉลี่ย 25 ปี) เข้าร่วมในการทดสอบ fMRI มีการรายงานการวิเคราะห์ทางสถิติแยกสำหรับข้อมูลสำหรับผู้ใหญ่ก่อนหน้านี้ (Galvan et al., 2005). เด็กสามคนและวัยรุ่นหนึ่งคนถูกแยกออกจากการวิเคราะห์เนื่องจากมีการเคลื่อนไหวมากเกินไป (> 2 มม.) การเคลื่อนไหวเท่ากับ> 0.5 voxels (1.56 มม.) ในทิศทางใดก็ได้สำหรับสองคน (เด็กหนึ่งคนและผู้ใหญ่หนึ่งคน) รวมอยู่ในการวิเคราะห์ การกำจัดวัตถุเหล่านี้ออกจากการวิเคราะห์ไม่ได้ทำให้ผลลัพธ์เปลี่ยนแปลงและกลุ่มอายุที่แตกต่างกันไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในการเคลื่อนที่ในระนาบ (ผู้ใหญ่: x = 0.48, y = 0.76, z = 0.49; วัยรุ่น: x = 0.26, y = 0.58, z = 0.45; เด็ก: x = 0.18, y = 0.76, z = 0.36) ผู้เข้าร่วมการศึกษาไม่มีประวัติความผิดปกติทางระบบประสาทหรือจิตเวชและแต่ละคนได้รับความยินยอม (ความยินยอมจากผู้ปกครองและการยอมรับของเด็กวัยรุ่นและเด็ก) สำหรับโปรโตคอลที่ได้รับการอนุมัติจากคณะกรรมการพิจารณาสถาบันของ Weill Cornell Medical College แห่งมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ การทดลองเกี่ยวกับวัยรุ่นและเด็กถูกจำลองในเครื่องสแกนจำลองก่อนการทดลองซึ่งพวกเขาได้สัมผัสกับเสียงที่พวกเขาได้ยินในระหว่างการทดลองจริง
งานทดลอง
ผู้เข้าร่วมได้รับการทดสอบโดยใช้เวอร์ชันดัดแปลงของภารกิจตอบกลับล่าช้าสองทางเลือกที่ใช้ก่อนหน้านี้ในไพรเมตที่ไม่ใช่มนุษย์ (ครอมเวลล์และชูลท์ซ 2003) และอธิบายก่อนหน้านี้ (Galvan et al., 2005) ในการศึกษา fMRI ที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ (มะเดื่อ. 1) ในภารกิจนี้แต่ละคิว (รถยก) สามตัวถูกเชื่อมโยงกับค่ารางวัลที่แตกต่างกัน ผู้สอนได้รับคำสั่งให้กดดัชนีหรือนิ้วกลางเพื่อระบุด้านที่คิวปรากฏขึ้นเมื่อได้รับแจ้งและตอบสนองโดยเร็วที่สุดโดยไม่ทำผิด
กระบวนทัศน์เชิงพฤติกรรม แผงด้านซ้ายสามตัวชี้นำแต่ละคู่จับคู่กับค่าตอบแทนที่แตกต่างกัน (รถยกของวัตถุ) ที่คงที่ตลอดการทดลอง แผงที่ถูกต้องกระบวนทัศน์ประกอบด้วยคิวการตอบสนองและรางวัลที่แยกจากกันชั่วคราวตามเวลาด้วย 12 s ITI ความยาวทั้งหมดของการทดลองคือ 20 s
ค่าพารามิเตอร์การกระตุ้นมีดังนี้ ภาพการ์ตูนโจรสลัดหนึ่งในสามภาพถูกจัดเรียงตามลำดับหลอกทางด้านซ้ายหรือด้านขวาของการตรึงศูนย์กลางสำหรับ 1000 ms (มะเดื่อ. 1) หลังจากการหน่วงเวลา 2000 ms ผู้เข้าร่วมได้รับการตอบกลับพร้อมกับหีบสมบัติสองอันที่ทั้งสองด้านของการตรึง (2000 ms) และสั่งให้กดปุ่มด้วยนิ้วชี้ที่ถูกต้องหากโจรสลัดอยู่ด้านซ้ายของการตรึงหรือ นิ้วกลางขวาของพวกเขาหากโจรสลัดอยู่ด้านขวาของการตรึง หลังจากการหน่วงเวลา 2000 ms อีกครั้งรางวัลการตอบรับของเหรียญทั้งขนาดเล็กกลางหรือใหญ่จะปรากฏขึ้นที่กึ่งกลางของหน้าจอ (1000 ms) แต่ละโจรสลัดเกี่ยวข้องกับจำนวนรางวัลที่แตกต่างกัน มีช่วงเวลาระหว่าง 12s (ITI) ก่อนเริ่มการทดลองครั้งต่อไป ความยาวทั้งหมดของการทดลองคือ 20 s อาสาสมัครไม่ได้รับรางวัลหากพวกเขาไม่ตอบคำถามหรือทำผิดพลาด ในทั้งสองกรณีพวกเขาได้รับข้อความแสดงข้อผิดพลาดในเวลาที่พวกเขาปกติจะได้รับผลตอบรับรางวัล
อาสาสมัครรับประกัน $ 50 สำหรับการมีส่วนร่วมในการศึกษาและได้รับการบอกว่าพวกเขาสามารถสร้างรายได้มากถึง $ 25 ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพ (ตามดัชนีโดยเวลาตอบสนองและความแม่นยำ) ในงาน แม้ว่าจำนวนรางวัลจะแตกต่างกันอย่างชัดเจน แต่มูลค่าที่แน่นอนของแต่ละรางวัลไม่ได้ถูกเปิดเผยในเรื่องนี้เพราะในระหว่างการศึกษานำร่องผู้เรียนรายงานการนับเงินหลังจากการทดลองแต่ละครั้งและเราต้องการหลีกเลี่ยงการรบกวนที่เป็นไปได้ Stimuli ถูกนำเสนอด้วยระบบการถ่ายภาพการทำงานแบบบูรณาการ (PST, Pittsburgh, PA) โดยใช้จอแสดงผลคริสตัลเหลวแสดงผลวิดีโอในเบื่อของสแกนเนอร์เรโซแนนซ์แม่เหล็ก (MR) และอุปกรณ์เก็บรวบรวมการตอบสนองใยแก้วนำแสง
การทดลองประกอบด้วยการทดลอง 18 ห้าครั้ง (การทดลองรางวัลเล็กกลางและใหญ่หกครั้ง) ซึ่งใช้เวลาทดลอง 6 ขั้นต่ำและ 8 ละห้าครั้ง แต่ละการทดลองมีการทดลองหกครั้งของมูลค่ารางวัลแต่ละรายการที่แสดงในลำดับแบบสุ่ม ในตอนท้ายของการวิ่งแต่ละครั้งผู้เรียนจะได้รับการปรับปรุงเกี่ยวกับจำนวนเงินที่พวกเขาได้รับระหว่างการวิ่ง จำนวนเงินที่ได้รับนั้นสอดคล้องกันในทุกวิชาและทุกคนได้รับตารางการเสริมแรงอย่างต่อเนื่อง (รางวัลจากการทดลอง 100% ของการทดลอง) ก่อนเริ่มการทดสอบผู้เข้าร่วมการวิจัยจะได้รับเงินจริงตามที่ได้รับเพื่อสร้างแรงบันดาลใจ พวกเขาได้รับคำแนะนำโดยละเอียดซึ่งรวมถึงความคุ้นเคยกับสิ่งเร้าที่ใช้ ตัวอย่างเช่นอาสาสมัครแสดงสามตัวชี้นำและสามรางวัลที่พวกเขาจะได้เห็นระหว่างการทดสอบ พวกเขาไม่ได้บอกว่าตัวชี้นำเกี่ยวข้องกับรางวัลอย่างไร เราเน้นย้ำอย่างชัดเจนว่ามีรางวัลสามรางวัลหนึ่งรางวัลมีขนาดเล็กอีกสื่อหนึ่งและอีกหนึ่งรางวัลใหญ่ จำนวนเงินเหล่านี้เห็นได้ชัดเจนในการทดลองเพราะจำนวนเหรียญในสิ่งเร้าเพิ่มขึ้นพร้อมกับรางวัลที่เพิ่มขึ้น มีเพียงหนึ่งวิชาที่สามารถเชื่อมโยงความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเร้าที่เฉพาะเจาะจงและจำนวนเงินรางวัลเมื่อถูกถามอย่างชัดเจนเกี่ยวกับความสัมพันธ์นี้ในระหว่างการซักไซ้การซักฟอกเรื่องของเรื่องในตอนท้ายของการทดสอบ
การซื้อภาพ
การถ่ายภาพได้ดำเนินการโดยใช้เครื่องสแกนเนอร์ MRI ของ 3T General Electric (Milwaukee, WI) โดยใช้ขดลวดหัวรูปสี่เหลี่ยม ฟังก์ชั่นการสแกนได้มาโดยใช้การวนเข้าและออกตามลำดับGlover และ Thomason, 2004) พารามิเตอร์รวมต่อไปนี้: เวลาการทำซ้ำ (TR), 2000 ms; echo time (TE), 30 ms; เมทริกซ์ 64 × 64; 29 5 มม. ชิ้นชเวียน 3.125 × 3.125 มม. ความละเอียดในเครื่องบิน พลิก 90 °สำหรับการทำซ้ำ 184 รวมถึงการซื้อกิจการสี่รายการที่ถูกยกเลิกในตอนเริ่มต้นของการเรียกใช้แต่ละครั้ง การสแกนในระนาบแบบถ่วงน้ำหนัก T1 กายวิภาค (TR, 500; TE, min; 256 × 256, มุมมองภาพ, 200 mm, ความหนาชิ้น Slice 5 มม.) ในตำแหน่งเดียวกันกับภาพสามมิติ ชุดข้อมูลของความละเอียดสูงที่ได้มาซึ่งการไล่ระดับสีที่มีความละเอียดสูงในภาพที่มั่นคง (TR, 25; TE, 5; 1.5 มม. ความหนาชิ้น, ชิ้น 124)
การวิเคราะห์ภาพ
แพคเกจซอฟต์แวร์ Brainvoyager QX (Brain Innovations, Maastricht, The Netherlands) ถูกนำมาใช้เพื่อทำการวิเคราะห์ผลกระทบแบบสุ่มของข้อมูลภาพ ก่อนการวิเคราะห์ขั้นตอนก่อนการประมวลผลต่อไปนี้ได้ดำเนินการกับภาพดิบ: การแก้ไขการเคลื่อนไหวแบบสามมิติเพื่อตรวจจับและแก้ไขการเคลื่อนไหวของหัวขนาดเล็กโดยการจัดตำแหน่งเชิงปริมาตรทั้งหมดไปยังปริมาตรแรกโดยการแปลงร่างแข็งการแก้ไขเวลาสแกนชิ้น ), การลบเทรนด์เชิงเส้น, การกรองชั่วคราวแบบ High-pass เพื่อลบการลอยแบบไม่เชิงเส้นของสามหรือน้อยกว่ารอบต่อหลักสูตรและข้อมูลเชิงพื้นที่ทำให้ราบเรียบโดยใช้เคอร์เนล Gaussian ที่มีความกว้างเต็ม 4 ที่ครึ่งสูงสุด การหมุนโดยประมาณและการเคลื่อนไหวการแปลไม่เกิน 2 mm สำหรับวิชาที่รวมอยู่ในการวิเคราะห์นี้ ข้อมูลการทำงานถูกบรรจุลงในปริมาตรทางกายวิภาคด้วยการจัดตำแหน่งของจุดที่สอดคล้องกันและปรับด้วยตนเองเพื่อให้ได้ขนาดที่เหมาะสมที่สุดโดยการตรวจสอบด้วยตาและเปลี่ยนเป็นพื้นที่ Talairach ฟังก์ชั่น voxels ถูก interpolated จากขนาด voxel การเข้าซื้อกิจการของ 48.83 mm3 ถึงความละเอียด 1 mm3 ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของ Talairach NAcc และ OFC ถูกกำหนดโดยพิกัด Talairach ร่วมกับการอ้างอิงไปยังแผนที่สมอง Duvernoy (Talairach และ Tournoux, 1988; ดูเวอร์นอย 1999).
การวิเคราะห์แบบจำลองเชิงเส้นโดยทั่วไปของรถโดยสารเบื้องต้น (GLM) นั้นรวมทุกวิชาและทุกการทดลองทั้งหมด (เทียบกับพื้นฐานการทดลอง) เพื่อกำหนดภูมิภาคที่อ่อนไหวต่อการให้รางวัล (NAcc และ OFC) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการวิเคราะห์ทางสถิติในภูมิภาคเดียวกันสำหรับแต่ละกลุ่มอายุจึงทำการวิเคราะห์ GLM แยกกัน แต่ละกลุ่มแสดงให้เห็นว่ามีการเปิดใช้งานใน NAcc และ OFC โดยพิจารณาจากผลตอบแทนเทียบกับความเปรียบต่างพื้นฐาน รองรับหลายภาษาของภูมิภาคเหล่านี้ได้รับการยืนยันเพิ่มเติมสำหรับแต่ละกลุ่มแยกต่างหากโดยพิกัด Talairach ร่วมกับการอ้างอิงถึงแผนที่สมอง Duvernoy (Talairach และ Tournoux, 1988; ดูเวอร์นอย 1999) ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น งานด้านระเบียบวิธีก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการลงทะเบียน stereotactic และช่วงเวลาของการตอบสนองของระบบไหลเวียนโลหิตในทุกช่วงอายุที่ผ่านการทดสอบในการศึกษาปัจจุบันนั้นไม่แตกต่างกันBurgund et al., 2002; Kang และคณะ, 2003) การวิเคราะห์ตามมาและ โพสต์เฉพาะกิจ มีการเปรียบเทียบความแตกต่างในภูมิภาคที่ระบุด้วย GLN Omnibus เริ่มต้นนี้สำหรับทุกกลุ่มด้วยกันแล้วแยกต่างหากสำหรับแต่ละกลุ่ม สุดท้ายทำการวิเคราะห์ร่วมที่ระบุ voxels ที่เปิดใช้งานโดยทั่วไปในทั้งสามกลุ่มใน NAcc และ OFC (รูปที่เพิ่มเติม 1 มีอยู่ที่ www.jneurosci.org as วัสดุเสริม) ภูมิภาคที่น่าสนใจที่ระบุไว้ในการวิเคราะห์ร่วมซ้อนทับกันกับพื้นที่ที่ระบุด้วยรถโดยสารเริ่มต้น GLM และ โพสต์เฉพาะกิจ การทดสอบยืนยันผลที่คล้ายกันเช่นเดียวกับที่ได้รับจากการวิเคราะห์ข้างต้น
ในการวิเคราะห์ทั้งกลุ่มรถโดยสาร GLM ประกอบด้วยการวิ่งทั้งหมดในการทดลองทั้งหมด (5 ทำงาน× 37 วัตถุ = 185 z- ปรับเวลาทำงานตามปกติให้เป็นมาตรฐาน) และดำเนินการด้วยขนาดของรางวัลเป็นตัวทำนายหลัก ตัวทำนายได้มาจากการตอบสนองของ boxcar ในอุดมคติ (สมมติว่ามีค่า 1 สำหรับปริมาณงานนำเสนอและปริมาตรของ 0 สำหรับจุดเวลาที่เหลือ) ด้วยแบบจำลองเชิงเส้นของการตอบสนองทางโลหิตไหล (Boynton และคณะ, 1996) และใช้ในการสร้างเมทริกซ์การออกแบบของแต่ละหลักสูตรในการทดสอบ มีการรวมการทดลองที่ถูกต้องเท่านั้นและเครื่องสร้างตัวทำนายแยกต่างหากสำหรับการทดลองผิดพลาด จำนวนการทดลองที่ถูกต้องทั้งหมดสำหรับแต่ละกลุ่มมีดังนี้: 1130 สำหรับเด็ก (n = 13), 1061 สำหรับวัยรุ่น (n = 12) และ 1067 สำหรับผู้ใหญ่ (n = 12) จำนวนการทดลองน้อยลงสำหรับเด็กได้รับการแก้ไขโดยรวมเรื่องเด็กเพิ่มเติม
โพสต์นี้ การวิเคราะห์ความคมชัดได้ดำเนินการแล้วขึ้นอยู่กับ t การทดสอบน้ำหนัก predict ของผู้ทำนายเพื่อระบุภูมิภาคที่น่าสนใจใน NAcc และ OFC มีการเปรียบเทียบความแตกต่างด้วยการวิเคราะห์ผลกระทบแบบสุ่ม อนุกรมเวลาและการเปลี่ยนแปลงร้อยละของสัญญาณ MR ในแต่ละจุดข้อมูลของการทดลองทั้งหมด (18 s) เทียบกับ 2 s ของการตรึงก่อนหน้าการทดลองที่เริ่มมีการทดลอง (ระยะเวลาการทดลองทั้งหมดคือ 20 s) ถูกคำนวณโดยใช้ค่าเฉลี่ย ได้จากการวิเคราะห์ความเปรียบต่าง การคำนวณจำนวน voxels ที่ถูกคัดเลือกในแต่ละภูมิภาคโดยกลุ่มอายุนั้นอ้างอิงจากการวิเคราะห์ GLM ที่ดำเนินการในแต่ละกลุ่มที่อธิบายไว้ข้างต้น
การแก้ไขสำหรับการเปรียบเทียบหลายรายการนั้นขึ้นอยู่กับการจำลอง Monte Carlo ซึ่งทำงานโดยใช้โปรแกรม AlphaSim ภายใน AFNI (Cox, 1996) เพื่อกำหนดเกณฑ์ความต่อเนื่องที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ระดับαที่ถูกต้องของ p <0.01 (ฟอร์แมนและคณะ, 1995) ขึ้นอยู่กับปริมาณการค้นหาของ 450 mm3 สำหรับ NAcc ระดับαที่แก้ไขแล้วของ p <0.05 ใน OFC ขึ้นอยู่กับปริมาณการค้นหาที่ ∼25,400 มม3 (ฟอร์แมนและคณะ, 1995) การเปิดใช้งาน OFC ไม่สามารถผ่านเกณฑ์ที่เข้มงวดกว่านี้ได้ p <0.01 ในกลุ่มa
ผลสอบ
ผลการถ่ายภาพ
การวิเคราะห์ GLM ของรถโดยสารของข้อมูลภาพระบุ NAcc [ขวา (x = 6, y = 5, z = −2) และซ้าย (x = −8 y = 6, z = −2)] และด้านขวา OFC (x = 46, y = 31, z = 1) แสดงเป็น รูป 2, A และ Cด้วยค่ารางวัลเป็นตัวทำนายหลักในทุกวิชาและการทดลองสำหรับการทดลองทั้งหมด (18 s) เทียบกับช่วงเวลาของ 2 ระหว่างช่วงก่อนเริ่มการทดลองครั้งถัดไป (เช่นผลตอบแทนเทียบกับความคมชัดพื้นฐาน) ภายในภูมิภาคเหล่านี้มีผลกระทบหลักของมูลค่ารางวัล (F(2,72) = 8.424; p = 0.001) (มะเดื่อ. 2B) ใน NAcc แต่ไม่ใช่ใน OFC (F(2,72) = 1.3; p = 0.44) (มะเดื่อ. 2D). โพสต์นี้ t การทดสอบเกี่ยวกับผลกระทบหลักของรางวัลสำหรับ NAcc ยืนยันความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างขนาดใหญ่และขนาดเล็ก (t(36) = 4.35; p <0.001) ขนาดใหญ่และขนาดกลาง (t(36) = 2.01; p <0.05) และขนาดกลางและขนาดเล็ก (t(36) = 2.09; p <0.04) รางวัลพร้อมการเปิดใช้งานมากขึ้นเพื่อรับรางวัลที่มากขึ้น
รองรับหลายภาษาของนิวเคลียส accumbens (A) และเยื่อหุ้มสมองด้านหน้าวงโคจร (C) การเปิดใช้งานเพื่อให้รางวัล มีผลกระทบหลักของค่าตอบแทนในนิวเคลียส accumbens (B) [ขวา (x = 6, y = 5, z = −2) และซ้าย (x = −8 y = 6, z = −2)] แต่ไม่ได้อยู่ในคอร์เทกซ์ด้านหน้าวงโคจรด้านขวา (x = 46, y = 31, z = 1) (D) แถบข้อผิดพลาดบ่งชี้ว่า SEM เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างขนาดเล็กและขนาดกลางขนาดกลางและขนาดใหญ่และขนาดเล็กและขนาดใหญ่
พัฒนาการที่แตกต่างกันในเรื่องขนาดและขอบเขตของกิจกรรมเพื่อให้รางวัล
เนื่องจากจุดเน้นของการศึกษานี้คือการให้รางวัลมีผลต่อการรับสมัครงานประสาทในการพัฒนาเราจึงตรวจสอบความแตกต่างของพัฒนาการในขนาดและขอบเขตของ accumbens และกิจกรรม OFC สำหรับการทดลองเพื่อรับรางวัลที่ใหญ่ที่สุด ขนาดของกิจกรรมถูกคำนวณเป็นเปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ MR โดยเฉลี่ยในช่วงแรกของการทดลองที่สัมพันธ์กับช่วงเวลาของการตรึงทันทีก่อนการทดลอง (18) ซึ่งเป็นการเฉลี่ยทั่วทั้งการทดลอง (2 = = = = = = = = = = = = สแกน) การคำนวณนี้ดำเนินการสำหรับแต่ละกลุ่ม ขอบเขตของกิจกรรมถูกคำนวณเป็นปริมาณของกิจกรรม (จำนวน voxels) ระหว่างการดำเนินการโดยกลุ่มโดยใช้ความคมชัดเดียวกัน
ขนาดของกิจกรรม
ใน accumbens และ OFC มีความแตกต่างในการพัฒนาอย่างมีนัยสำคัญในการเปลี่ยนแปลงร้อยละของสัญญาณ MR (F(2,22) = 6.47, p <0.01; F(2,22) = 5.02, p = 0.01 ตามลำดับ) (มะเดื่อ. 3A,B) ใน accumbens วัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงสัญญาณที่ยิ่งใหญ่ที่สุด โพสต์นี้ การทดสอบยืนยันความแตกต่างที่สำคัญระหว่างวัยรุ่นและเด็ก (t(11) = 4.2; p = 0.03) และระหว่างวัยรุ่นและผู้ใหญ่ (t(11) = 5.5; p = 0.01) ในขนาดของกิจกรรมแอคชั่น ใน OFC โพสต์เฉพาะกิจ การทดสอบยืนยันความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเด็กและวัยรุ่น (t(11) = 4.9; p = 0.01) และเด็กและผู้ใหญ่ (t(11) = 3.99; p = 0.01) ดังนั้นวัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงกิจกรรมที่เพิ่มขึ้นในรูปแบบและรูปแบบนี้แตกต่างจากใน OFC และจากเด็กและผู้ใหญ่
ขนาดและขอบเขตของ accumbens และ OFC กิจกรรมเพื่อให้รางวัล Aวัยรุ่นแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงร้อยละของการพูดเกินจริงในสัญญาณ MR เป็นรางวัลใหญ่เมื่อเทียบกับเด็กและผู้ใหญ่ในผู้ป่วย Bใน OFC เด็กมีการเปลี่ยนแปลงร้อยละที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในสัญญาณ MR เมื่อเทียบกับวัยรุ่นและผู้ใหญ่ Cเด็กแสดงให้เห็นถึงปริมาณกิจกรรมที่ใหญ่ที่สุดในผู้ที่เกี่ยวข้องกับวัยรุ่นและผู้ใหญ่ Dเด็กและวัยรุ่นมีการทำกิจกรรมมากขึ้นใน OFC เมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ แถบข้อผิดพลาดบ่งชี้ว่า SEM เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างการเปิดใช้งานที่สำคัญระหว่างเด็กและวัยรุ่นกับวัยรุ่นและผู้ใหญ่ใน A; การเปิดใช้งานที่มากขึ้นในเด็กที่สัมพันธ์กับวัยรุ่นและผู้ใหญ่ใน B; ปริมาณที่มากขึ้นของกิจกรรมในเด็กเมื่อเทียบกับวัยรุ่นและผู้ใหญ่ใน C; และปริมาณมากขึ้นของกิจกรรมในเด็กเมื่อเทียบกับวัยรุ่นและวัยรุ่นที่เกี่ยวข้องกับผู้ใหญ่ใน D.
ขอบเขตของกิจกรรม
มีความแตกต่างพัฒนาการที่สำคัญในขอบเขตของกิจกรรมใน accumbens (F(2,22) = 4.7; p <0.02) และ OFC (F(2,22) = 5.01; p = 0.01) โพสต์นี้ การทดสอบยืนยันปริมาณกิจกรรมที่ใหญ่ที่สุดใน accumbens สำหรับเด็ก (503 ± 43 interoxated voxels) เทียบกับวัยรุ่น (389 ± 71 voxels interpolated) (t(22) = 4.2; p <0.05) และผู้ใหญ่ (311 ± 84 interpolated voxels) (t(22) = 3.4; p <0.05) (มะเดื่อ. 3C) วัยรุ่นและผู้ใหญ่ไม่แตกต่างกัน (t(22) = 0.87; p = 0.31) สำหรับ OFC เด็ก ๆ (864 ± 165 interoxated voxels) (t(22) = 7.1; p = 0.01) และวัยรุ่น (671 ± 54) (t(22) = 5.8; p = 0.01) แสดงขอบเขตกิจกรรมที่ใหญ่ที่สุดเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ (361 ± 45 voxels) (มะเดื่อ. 3D) แต่ไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างเด็กและวัยรุ่น (t(22) = 1.8; p = 0.07) รูปแบบของกิจกรรมนี้สะท้อนให้เห็นถึงการพัฒนายืดเยื้อของ OFC เทียบกับ NAcc (มะเดื่อ. 4กราฟ)
ขอบเขตของการวัดกิจกรรมปกติสำหรับนิวเคลียส accumbens และ OFC สำหรับทุกวิชาปรับระดับกิจกรรมเฉลี่ย (x - ค่าเฉลี่ย / ค่าเฉลี่ย) สำหรับแต่ละภูมิภาค
ความแตกต่างของพัฒนาการในการประมวลผลชั่วคราวของมูลค่ารางวัล
เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงที่แตกต่างกันในการรับสมัครงานประสาทตลอดการทดลองเราตรวจสอบผลหลักของและการโต้ตอบกับเวลา (ต้น, กลางและปลายทดลอง) ต่อการเปลี่ยนแปลงสัญญาณ MR ใน NAcc หรือ OFC ผลของเวลาถูกสังเกตได้เฉพาะในการโต้ตอบของเวลาโดยกลุ่มโดยการให้รางวัลแก่ผู้ชนะF(8,136) = 3.08; p = 0.003) และน้อยกว่าอย่างมั่นคงใน OFC (F(8,136) = 2.71; p = 0.02) การโต้ตอบนี้เกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในช่วงการทดลองปลายของการทดลอง (สำหรับการเปลี่ยนแปลงในฐานะของการทดลองช่วงต้นกลางและปลายดูที่รูปที่ 2 เพิ่มเติมที่มีให้ที่ www.jneurosci.org as วัสดุเสริม). ตัวเลข 5 และ 6 แสดงให้เห็นถึงแนวทางการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวของสัญญาณ MR ว่าเป็นฟังก์ชั่นของรางวัลเล็กกลางและใหญ่สำหรับการทดลองปลายโดยกลุ่มสำหรับแต่ละภูมิภาค อนุกรมเวลาเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกินจริงในกิจกรรม accumbens ในวัยรุ่นที่เกี่ยวข้องกับเด็กหรือผู้ใหญ่สำหรับการทดลองรางวัลเล็กและใหญ่ที่เกิดขึ้น ∼5 – 6 s หลังจากการตอบสนองและจุดที่ทั้งสามกลุ่มอายุแสดงการเปลี่ยนแปลงในสัญญาณ MR รูปแบบนี้แสดงให้เห็นกราฟิกใน รูป 7 เพื่อความชัดเจน (สำหรับการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรม OFC ณ เวลานี้สำหรับทั้งสามกลุ่มอายุให้ดูเพิ่มเติม มะเดื่อ. 3, สามารถดูได้ที่ www.jneurosci.org as วัสดุเสริม).
การเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในนิวเคลียส accumbens เป็นหน้าที่ของค่าตอบแทนเล็กกลางและใหญ่สำหรับการทดลองปลายของการทดลองสำหรับแต่ละกลุ่มอายุ แถบสีเทาตรงกับจุด ∼5 – 6 s หลังจากการตอบสนอง แถบข้อผิดพลาดบ่งชี้ว่า SEM เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างในการเปิดใช้งานระหว่างกลุ่ม
การเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในเยื่อหุ้มสมอง orbitofrontal เป็นหน้าที่ของค่าตอบแทนเล็กกลางและใหญ่สำหรับการทดลองปลายของการทดลองสำหรับแต่ละกลุ่มอายุ แถบสีเทาตรงกับจุด ∼5 – 6 s หลังจากการตอบสนอง แถบข้อผิดพลาดบ่งชี้ว่า SEM เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างในการเปิดใช้งานระหว่างกลุ่ม
เปอร์เซ็นต์การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ MR ∼5 – 6 s หลังจากการตอบสนองที่สัมพันธ์กับพื้นฐานการทดลองสำหรับแต่ละกลุ่มอายุแสดงการเปลี่ยนแปลงที่เกินจริงในกิจกรรม accumbens ในวัยรุ่นที่เกี่ยวข้องกับเด็กหรือผู้ใหญ่สำหรับการทดลองขนาดเล็กและใหญ่ แถบข้อผิดพลาดบ่งชี้ว่า SEM เครื่องหมายดอกจันแสดงถึงความแตกต่างในการเปิดใช้งานระหว่างกลุ่ม
ผลพฤติกรรม
ผลของเวลาต่อภาระงานและค่าตอบแทนได้รับการทดสอบด้วย 5 (วิ่ง) × 3 (รางวัลเล็กกลางและใหญ่) × 3 (กลุ่ม) ANOVA สำหรับตัวแปรตามเวลาตอบสนองของการทดสอบที่ถูกต้องและความแม่นยำเฉลี่ย มีผลกระทบหลักของมูลค่ารางวัล (F(2,72) = 9.51; p = 0.001) และกลุ่ม (F(2,220) = 4.37; p = 0.02) และการโต้ตอบที่สำคัญของรางวัลตามเวลา (F(8,288) = 4.176; p <0.001) และจัดกลุ่มตามรางวัลตามเวลา (F(16,272) = 3.01; p = 0.01) สำหรับเวลาตอบสนองเฉลี่ย ผลหลักของรางวัลแสดงให้เห็นว่าในทุกวิชาหมายถึงเวลาตอบสนองเร็วกว่าของรางวัลใหญ่ที่สุด (ค่าเฉลี่ย, 515.47; SD, 178.75; t(36) = 3.8; p <0.001) เทียบกับค่ากลาง (ค่าเฉลี่ย 556.89; SD, 180.53) หรือรางวัลเล็กน้อย (ค่าเฉลี่ย 552.39; SD, 180.35) การโต้ตอบอย่างมีนัยสำคัญของการให้รางวัลตามเวลาส่วนใหญ่เกิดจากการโต้ตอบสามทางของกลุ่มตามรางวัลตามเวลา ผู้ใหญ่มีเวลาตอบสนองเฉลี่ยแตกต่างกันกับค่ารางวัลทั้งสามเมื่อสิ้นสุดการทดลอง (มะเดื่อ. 8) วัยรุ่นเร็วขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับผลตอบแทนขนาดกลางและขนาดเล็กที่ไม่มีความแตกต่างระหว่างผลตอบแทนขนาดกลางและขนาดเล็ก เด็กไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในเวลาตอบสนองต่อค่าเฉลี่ยของรางวัลเล็กกลางหรือใหญ่ ไม่มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญระหว่างเวลาปฏิกิริยาตอบสนองหรือความถูกต้องและ accumbens หรือกิจกรรมวงโคจรด้านหน้า
ผลพฤติกรรม เวลาตอบสนองเฉลี่ยในการทำงานของค่าตอบแทนขนาดเล็กกลางและใหญ่จะแสดงสำหรับการทดลองช่วงต้นกลางและปลายของการทดสอบสำหรับแต่ละกลุ่มอายุ แถบข้อผิดพลาดบ่งชี้ว่า SEM เครื่องหมายดอกจันแสดงเวลาตอบสนองช้าลงสำหรับรางวัลเล็กและกลางสัมพันธ์กับเล็กในวัยรุ่นและเวลาตอบสนองช้าลงถึงเล็กเมื่อเทียบกับกลางและกลางเมื่อเทียบกับขนาดใหญ่ในผู้ใหญ่
ไม่มีผลกระทบสำคัญของรางวัล (F(2,72) = 0.26; p = 0.40) กลุ่ม (F(2,220) = 0.73; p = 0.80) หรือเวลา (F(4,476) = 0.57; p = 0.44) หรือการโต้ตอบเพื่อความถูกต้องเฉลี่ย วิชาทั้งหมดมีความแม่นยำสูงในค่ารางวัล (เด็ก: เล็ก, 96%, ปานกลาง, 98%, ใหญ่ 96%, วัยรุ่น: เล็ก, 98%, ปานกลาง, 99%, ใหญ่, 99%; และผู้ใหญ่: เล็ก, 98%; ปานกลาง 99%; ใหญ่ 99%)
การสนทนา
การศึกษาครั้งนี้ตรวจสอบพฤติกรรมและการตอบสนองของระบบประสาทเพื่อให้รางวัลแก่การปรับเปลี่ยนค่าในการพัฒนา ผลการวิจัยของเราสนับสนุนสมมติฐานของเราที่วัยรุ่นแตกต่างจากเด็กและผู้ใหญ่ในการสรรหา NAcc และ OFC ภูมิภาคที่เกี่ยวข้องก่อนหน้านี้ในการประมวลผลรางวัล (Knutson และคณะ, 2001) และการเสพติด (Volkow et al., 2004) ผลลัพธ์ของเราสอดคล้องกับหนูLaviola และคณะ, 2003) และการถ่ายภาพพัฒนาการก่อนหน้า (เอินส์ทและอัล, 2005) การศึกษากิจกรรม accumbens ที่เพิ่มขึ้นในช่วงวัยรุ่น การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าวิถีการพัฒนาที่แตกต่างกันสำหรับภูมิภาคเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมที่ถูกกระตุ้นและมีความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นซึ่งสังเกตได้ในช่วงเวลาของการพัฒนานี้
การเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างและหน้าที่ของพัฒนาการ
กิจกรรมที่เพิ่มขึ้น accumbens ขนานไปกับรูปแบบการกลั่นของกิจกรรมสำหรับวัยรุ่นที่เกี่ยวข้องกับเด็ก แต่คล้ายกับผู้ใหญ่ ในทางตรงกันข้ามวัยรุ่นพบว่าการรับสมัคร OFC แบบกระจายคล้ายกับเด็กมากกว่าผู้ใหญ่ เราตีความข้อมูลเหล่านี้เพื่อแนะนำว่าการพัฒนา NAcc อาจนำหน้าของ OFC ในช่วงวัยรุ่น การพัฒนายืดเยื้อของภูมิภาค prefrontal ด้วยการเปลี่ยนจากการกระจายไปสู่การสรรหาโฟกัสสอดคล้องกับ MRI - อิง neuroanatomical (Sowell และคณะ, 1999; 2003; Gogtay และคณะ, 2004) และการศึกษา fMRI (Casey et al., 1997, 2002; Brown และคณะ, 2005, Durston และคณะ, 2006) การพัฒนาล่วงหน้าCasey et al., 2005).
พัฒนาการของปริมาตรของกิจกรรมภายในภูมิภาคส่วนหน้า (Sowell และคณะ, 1999) มีความน่าสนใจในแง่ของกระบวนการพัฒนาที่เป็นที่รู้จัก (เช่นการทำให้เกิดราก dendritic, การตัดแต่ง synaptic, myelination) ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลานี้ อย่างไรก็ตาม fMRI หรือ MRI ไม่ได้ให้ระดับการวิเคราะห์ที่จะอธิบายลักษณะของการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอย่างชัดเจน ส่วนปริมาณที่ใช้ในการจำกัดความหมายของความแตกต่างของขนาด แต่เราสามารถคาดการณ์ได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของปริมาณและขนาดของกิจกรรมของ NAcc และ OFC สะท้อนการปรับจูนของวงจรนี้อย่างละเอียดด้วยประสบการณ์และการพัฒนา
มีการรายงานการรับสมัครที่แตกต่างกันของภูมิภาคส่วนหน้าในการศึกษา fMRI เชิงพัฒนาการหลายอย่าง (Casey et al., 2002; Monk et al., 2003; โทมัส et al., 2004) โดยทั่วไปแล้วการค้นพบนี้ได้รับการตีความในแง่ของภูมิภาค prefrontal ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะมากกว่าความไม่สมดุลระหว่างภูมิภาค prefrontal และ subcortical ได้รับหลักฐานของภูมิภาค prefrontal ในแนวทางการดำเนินการที่เหมาะสมในบริบทที่แตกต่างกัน (มิลเลอร์และโคเฮน 2001) กิจกรรม prefrontal ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะอาจขัดขวางการประมาณค่าที่เหมาะสมของผลลัพธ์ในอนาคตและการประเมินทางเลือกที่มีความเสี่ยงและอาจมีอิทธิพลน้อยกว่าในการประเมินมูลค่ารางวัลกว่าผู้รับรางวัล รูปแบบนี้สอดคล้องกับการวิจัยก่อนหน้านี้แสดง subcortical สูงเมื่อเทียบกับกิจกรรมเยื่อหุ้มสมองเมื่อการตัดสินใจจะลำเอียงโดยทันทีมากกว่ากำไรระยะยาว (McClure และคณะ, 2004) นอกจากนี้ยังมีการแสดงกิจกรรม accumbens ที่มีความสัมพันธ์เชิงบวกกับพฤติกรรมการเสี่ยงต่อไป (Kuhnen และ Knutson, 2005).
การเรียนรู้ที่เกี่ยวกับผลตอบแทนจากการพัฒนา
เป้าหมายหนึ่งของการศึกษานี้คือการให้รางวัลการเรียนรู้ตลอดการพัฒนา ผู้ใหญ่แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างเชิงพฤติกรรมต่อสามตัวชี้นำพร้อมการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อคิวรางวัลขนาดใหญ่ วัยรุ่นแสดงการตอบสนองที่ไม่ต่อเนื่องน้อยกว่าและเด็กแสดงการเรียนรู้เพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย การเรียนรู้ช้าลงในการพัฒนาสอดคล้องกับผลการถ่ายภาพของการพัฒนา OFC ที่ยืดเยื้อซึ่งอาจขัดขวางการเรียนรู้แบบเชื่อมโยงระหว่างเหตุการณ์ที่คาดการณ์และผลตอบแทน การตีความนี้ได้รับการสนับสนุนโดยสัตว์ (Hikosaka และ Watanabe, 2000; Chudasama และ Robbins, 2003; เซตินและคณะ 2004; Hosokawa และคณะ, 2005) และการสร้างภาพมนุษย์ (เอลเลียตและคณะ 2000; O'Doherty และคณะ, 2003; McClure และคณะ, 2004; Cox และคณะ, 2005; Galvan et al., 2005) การศึกษาแสดงบทบาทของ OFC ในการเรียนรู้และเป็นตัวแทนของการเชื่อมโยงระหว่างเหตุการณ์ที่คาดการณ์ (สิ่งเร้าและการตอบสนอง) และผลตอบแทนในการเพิ่มประสิทธิภาพพฤติกรรมทางเลือก
การศึกษาเกี่ยวกับการถ่ายภาพเพียงไม่กี่ครั้งของรางวัลจนถึงปัจจุบันสามารถแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของพฤติกรรมในฐานะที่เป็นหน้าที่ของผลรางวัล (Haruno และคณะ 2004; Delgado และคณะ, 2005; Galvan et al., 2005) ในที่นี้ข้อมูลของเราแนะนำว่าการตอบสนองของระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัลจะมีอิทธิพลต่อผลลัพธ์ด้านพฤติกรรม ความแปรปรวนทางพฤติกรรมน้อยที่สุดอาจทำให้ผู้เขียนคนก่อนหน้านี้ไม่สามารถระบุได้ว่าเงื่อนไขการให้รางวัลที่แตกต่างกันจะมีอคติกับผลลัพธ์ทางพฤติกรรมหรือไม่ เหตุผลหนึ่งที่เราสามารถหยอกล้อแตกต่างจากพฤติกรรมอาจเป็นเพราะกระบวนทัศน์ของเราถูกออกแบบมาเพื่อเพิ่มการตอบสนองพฤติกรรมและการเรียนรู้โดยใช้ตารางการเสริมแรงอย่างต่อเนื่อง (Dickinson และ Mackintosh, 1978; Gottlieb, 2004, 2005) การศึกษาสัตว์แสดงการเรียนรู้ได้เร็วขึ้นโดยมีตารางการเสริมแรงอย่างต่อเนื่อง (Gottlieb, 2004) ที่อาจอธิบายการตอบสนองที่เร็วกว่าสำหรับการทดลองใช้รางวัลใหญ่ในอาสาสมัครและรูปแบบพฤติกรรมที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละรางวัลในการทดลองปลายปี
รางวัลนั้นสัมพันธ์กับบริบทและวัยที่แตกต่างกัน
การตั้งค่าของรางวัลจะแตกต่างกันไปตามบริบทของรางวัล (Tversky และ Kahneman, 1981; Tremblay และ Schultz, 1999) หลักฐานจากการศึกษาของเราสนับสนุนความคิดที่ว่าการให้รางวัลแบบสัมพัทธ์เกินจริงในช่วงวัยรุ่น: วัยรุ่นแสดงให้เห็นถึงการตอบสนองที่เพิ่มขึ้นของรางวัลใหญ่และการลดกิจกรรมเพื่อรางวัลเล็ก ๆ น้อย ๆ เมื่อเทียบกับรางวัลอื่นและวัยอื่น ๆ วัยรุ่นรายงานความเข้มของความรู้สึกในเชิงบวกและความเข้มของสัญญาณ BOLD ที่เป็นบวกมากกว่าผู้ใหญ่ในสภาพที่ชนะ (เอินส์ทและอัล, 2005) วัยรุ่นอาจมองว่ารางวัลเล็ก ๆ น้อย ๆ เป็นการละเว้นการให้รางวัลซึ่งคล้ายกับการขาดเหตุการณ์ที่คาดหวังในเวลาที่กำหนดซึ่งก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นเพื่อลดกิจกรรมการคลอดบุตร (Davidson และคณะ, 2004) การค้นพบนี้สอดคล้องกับการชะลอตัวของเวลาตอบสนองจากการทดลองช่วงต้นถึงปลายเพื่อให้รางวัลเล็กลงโดยมีหลักฐานเพิ่มเติมว่าเงื่อนไขนี้อาจถูกมองว่าเป็นลบมากขึ้นสำหรับวัยรุ่น การค้นพบนี้บ่งบอกว่าการรับรู้รางวัลอาจได้รับอิทธิพลจากการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทในช่วงวัยรุ่น (เออร์วิน 1993).
การเปลี่ยนแปลงด้านการพัฒนาอาจมีการเปลี่ยนแปลงแบบขนานกับการเรียน
เมื่อเร็ว ๆ นี้ Pasupathy and Miller (2005) แสดงให้เห็นว่าในพื้นที่ลิงพบว่ามีการตรวจพบสิ่งที่อาจเกิดขึ้นเป็นลำดับแรกซึ่งดูเหมือนว่าจะมีอคติต่อการกระทำ งานอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่า OFC ดูเหมือนจะมีส่วนเกี่ยวข้องในการเชื่อมโยงการตอบสนองกับผลลัพธ์ (เอลเลียตและคณะ 2000; Galvan et al., 2005) อย่างไรก็ตามผลกระทบนี้อาจขึ้นอยู่กับวุฒิภาวะของระบบ prefrontal และการเชื่อมต่อซึ่งกันและกันระหว่างภูมิภาค frontostriatal (ฮาเบอร์ 2003) การกระทำที่เชื่อมโยงกับผลลัพธ์เพราะเด็กและวัยรุ่นไม่ได้แสดงการเรียนรู้ตามดัชนีเวลาตอบสนองจนถึงระดับที่ผู้ใหญ่ทำ มันยังคงเป็นคำถามที่เปิดกว้างว่าเด็กไม่สามารถเรียนรู้ที่จะแยกแยะระหว่างค่าตอบแทนที่แตกต่างกันหรือว่าพวกเขามีความสุขกับรางวัลเล็ก ๆ น้อย ๆ เป็นรางวัลใหญ่
การค้นพบของความไวน้อยกว่าในการตอบสนองพฤติกรรมกว่าในการตอบสนองของระบบประสาทในอาสาสมัครที่อายุน้อยกว่าอาจจะสอดคล้องกับการศึกษาการเรียนรู้ก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทนำหน้าการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมTremblay และคณะ 1998). วัยรุ่นมีความรวดเร็วในการทดลองให้รางวัลที่ใหญ่กว่าอย่างมีนัยสำคัญเมื่อสิ้นสุดการทดลองเมื่อเทียบกับค่ารางวัลอื่น ๆ แต่ผู้เข้าร่วมแสดงให้เห็นรูปแบบของกิจกรรมที่แตกต่างกันไปสำหรับมูลค่ารางวัลแต่ละรายการที่คล้ายคลึงกับผู้ใหญ่ หากคำอธิบายนี้เป็นจริงเราอาจคาดหวังได้จากการฝึกอบรมเพิ่มเติมว่าการแสดงพฤติกรรมของวัยรุ่นจะทำควบคู่ไปกับกิจกรรมที่เกิดขึ้นในท้ายที่สุด ในทำนองเดียวกันเราคาดหวังว่ารูปแบบที่คล้ายกันจะเกิดขึ้นในเด็ก แต่มีการฝึกอบรมที่กว้างขวางมากขึ้น
ความแตกต่างระหว่างการค้นพบในปัจจุบันและก่อนหน้า
แม้ว่าการตอบสนองที่เกินจริงจะทำให้เกิดการตอบสนองในวัยรุ่น อาจ et al. (2004) และ Ernst และคณะ (2005), Bjork และคณะ (2004) พบว่ากิจกรรมที่ลดลงเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่ในระหว่างการได้รับกับการไม่ได้รับความเปรียบต่าง ในขณะที่ Bjork และคณะ (2004) รายงานการเปลี่ยนแปลงสัญญาณ MR ตลอดการทดลองทั้งหมดเราตรวจสอบการเปลี่ยนแปลง MR ตลอดการทดลองทั้งหมดและในช่วงต้นและปลายการทดลองด้วยการทดลองในภายหลังแสดงการเปิดใช้งานที่มากขึ้นในวัยรุ่นเมื่อเทียบกับผู้ใหญ่
ความแตกต่างที่สองในการศึกษาปัจจุบันสัมพันธ์กับวรรณคดีที่มีอยู่ (O'Doherty และคณะ, 2001, เอลเลียตและคณะ 2003, Galvan et al., 2005) คือการขาดผลกระทบหลักของค่าตอบแทนใน OFC ข้ามวิชา ในการตรวจสอบผลกระทบหลักนี้เราได้ยุบกิจกรรม OFC ข้ามกลุ่มอายุและทั่วทั้งการทดสอบ การศึกษารางวัลอื่น ๆ ของ OFC ยังไม่รวมถึงการพัฒนาประชากรที่มีการกระจายและรูปแบบของกิจกรรมในภูมิภาคนี้ (Casey et al., 1997) การรวมประชากรเพื่อการพัฒนาจึงเพิ่มความแปรปรวนในการสรรหาภูมิภาคนี้โดยมีรูปแบบที่สอดคล้องกันน้อยกว่าของกิจกรรม OFC นอกจากนี้ข้อมูลของเราแสดงให้เห็นว่าสำหรับการทดลองในภายหลังของการทดลองกิจกรรม OFC นั้นแตกต่างกันไปเมื่อเทียบกับการให้รางวัลเล็ก ๆ น้อย ๆ แต่แสดงการแมปที่แม่นยำน้อยกว่าในการให้รางวัลเมื่อเทียบกับ NAcc ซึ่งแสดงรูปแบบของกิจกรรม กลุ่มสอดคล้องกับงานก่อนหน้าของเรา (Galvan et al., 2005) และของผู้อื่น (เอลเลียตและคณะ 2003).
ผลกระทบ
ผลการศึกษาของเราชี้ให้เห็นว่ามีการเปลี่ยนแปลงในระยะยาวในระบบควบคุมจากบนลงล่างซึ่งสัมพันธ์กับพฤติกรรม subcortical ที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมการกิน วิถีการพัฒนาที่แตกต่างกันเหล่านี้อาจนำไปสู่ทางเลือกที่ไม่ดีในวัยรุ่นที่ถูกผลักดันโดยระบบอาหารเรียกน้ำย่อยมากกว่าระบบควบคุม (หอก 2000) การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการพัฒนาโครงสร้างและการเชื่อมต่อการทำงานของวงจร mesolimbic ที่เกี่ยวข้องกับการให้รางวัลอาจแจ้งไปยังฟิลด์บนพื้นฐานทางชีววิทยาของการเพิ่มการแสวงหารางวัลและการติดยาเสพติดของวัยรุ่น
โครงร่างประสาทคล้ายกับที่เราเสนอที่นี่ได้รับการแนะนำเพื่ออธิบายการติดยาเสพติด ดังนั้น PFC จึงถูก "ไฮแจ็ก" โดยระบบ subcortical ซึ่งอาจทำให้ไม่สามารถปรับเปลี่ยนการตัดสินใจได้อย่างเหมาะสมในบริบทของผลกระทบในอนาคต (Bechara, 2005) การค้นพบของเราสอดคล้องกับการเก็งกำไรนี้ แต่เกิดขึ้นในระหว่างการพัฒนาทั่วไป ดังนั้นการมีส่วนร่วมที่ไม่สมส่วนของระบบ subcortical เมื่อเทียบกับระบบการกำกับดูแลล่วงหน้าอาจมีการตัดสินใจที่ไม่ดีซึ่งทำให้วัยรุ่นมีแนวโน้มที่จะใช้ยาและในที่สุดก็ติดยาเสพติด
เชิงอรรถ
- ที่ได้รับ มกราคม 5, 2006
- ได้รับการแก้ไข อาจ 15, 2006
- ได้รับการยอมรับ อาจ 25, 2006
↵a ขนาดกลุ่มของ 6 และ 10 สำหรับ accumbens และ OFC ตามลำดับถูกกำหนดโดยการจำลองเหล่านี้ ขนาดคลัสเตอร์ของ 8 และ 10 ในข้อมูลวัยรุ่นและเด็กตามลำดับรอดชีวิตจากเกณฑ์ที่เข้มงวดมากขึ้น (p <0.002 และ p <0.001 ตามลำดับ) ใน OFC คลัสเตอร์ขนาด 14 และ 18 ในวัยรุ่นและเด็กตามลำดับรอดชีวิตจากเกณฑ์ที่เข้มงวดมากขึ้น (p <0.004 และ p <0.001 ตามลำดับ)
งานนี้ได้รับการสนับสนุนบางส่วนโดยสถาบันแห่งชาติว่าด้วยการใช้ยาในทางที่ผิด R01 DA18879 และ R21 DA15882 สถาบันสุขภาพจิตแห่งชาติให้เงินทุน P50 MH62196 (BJC) และสถาบันตาแห่งชาติทุน T32 EY07138 (AG) เราขอขอบคุณผู้เข้าร่วมและครอบครัวของพวกเขาสำหรับการเข้าร่วมในการศึกษาครั้งนี้และผู้ตรวจสอบที่ไม่ระบุชื่อสามคน
- ควรส่งจดหมายโต้ตอบไปที่ Adriana Galvan หรือ BJ Casey, 1300 York Avenue, Box 140, New York, NY 10021 อีเมล์: [ป้องกันอีเมล] or [ป้องกันอีเมล]
อ้างอิง
บทความที่อ้างถึงบทความนี้
;
