Onderzoek naar associaties van vertragingsdiscontering met hersenstructuur, werkgeheugen en episodisch geheugen Deel 1

Invoering:

Delay Discounting (DD), de voorkeur voor kleinere en eerdere beloningen boven grotere en latere beloningen, is een belangrijk gedragsverschijnsel voor het dagelijks functioneren dat steeds meer in de belangstelling staat binnen de psychopathologie. De neurobiologische mechanismen achter DD worden slecht begrepen, en de literatuur over structurele correlaten van DD vertoont inconsistenties.

Met de snelle ontwikkeling van de moderne samenleving worden de levens van mensen steeds sneller en neemt hun geheugen voortdurend af. We kunnen onze geheugenmogelijkheden echter verbeteren door middel van vertragingskorting.

Uitgestelde korting is een consumptiestrategie, dat wil zeggen dat wanneer u goederen koopt, u ​​promotionele informatie ziet, zoals '50% korting' of 'een extra cadeau krijgen' voordat u betaalt. Dit zal heel spannend zijn, maar je zult voor je eigen tijd en geld moeten betalen voordat je iets van waarde krijgt. Uitgestelde kortingen doen je goed nadenken of je nu van de directe korting profiteert of wacht op een grotere korting of een beter cadeau.

Uitstelkorting kan ons helpen onze geheugenvaardigheden te verbeteren, omdat het onze denk- en reactiesnelheid vereist en van ons vereist dat we helder nadenken en weloverwogen beslissingen nemen over elke keuze. Dit kan ons helpen onze denkvaardigheden elke dag te oefenen en ons te helpen beter om te gaan met problemen op het werk en in het leven.

Uitgestelde kortingen helpen ons ook te herkennen wat we nodig hebben. Door te wachten op een betere korting of een beter cadeau, elimineren we de noodzaak van impulsaankopen en geven we ons de kans om na te denken over wat we nodig hebben, waardoor we worden aangemoedigd slimmere aankoopbeslissingen te nemen en tijd- en geldverspilling te voorkomen.

Het uitstellen van kortingen kan ons helpen onze cognitieve vaardigheden en ons besluitvormingsvermogen te verbeteren, waardoor we helderder over dingen kunnen nadenken en passende acties kunnen kiezen. Laten we daarom uitgestelde kortingen gebruiken als een proactieve strategie om onze cognitieve vaardigheden en besluitvormingsvaardigheden te verbeteren. Het is duidelijk dat we ons geheugen moeten verbeteren. Cistanche deserticola kan het geheugen aanzienlijk verbeteren omdat Cistanche deserticola een traditioneel Chinees medicinaal materiaal is met veel unieke effecten, waaronder het verbeteren van het geheugen. De werkzaamheid van gehakt komt voort uit de vele actieve ingrediënten die het bevat, waaronder zuren, polysachariden, flavonoïden, enz. Deze ingrediënten kunnen op verschillende manieren de gezondheid van de hersenen bevorderen.

Klik op Weet hoe u uw kortetermijngeheugen kunt verbeteren

Methoden:

Hier hebben we gebruik gemaakt van een grote openlijk beschikbare dataset (n=1196) om associaties met geheugenprestaties en grijze en witte stofcorrelaties van DD te onderzoeken met behulp van gekoppelde onafhankelijke componentanalyse.

Resultaten:

Grotere DD was gerelateerd aan een kleiner anterieur temporaal volume grijze stof. Associaties van DD met totaal corticaal volume, subcorticale volumes, markers van de microscopische organisatie van de witte stof, werkgeheugen en episodische geheugenscores waren niet significant na controle voor opleiding en inkomen.

Conclusie:

Het is onwaarschijnlijk dat effecten van omvang die vergelijkbaar zijn met de effecten die we hebben geïdentificeerd, zullen worden gerepliceerd met de steekproefomvang die gebruikelijk is in veel eerdere onderzoeken op dit gebied, wat de inconsistenties in de literatuur zou kunnen verklaren. De schaarste en kleine omvang van de in onze gegevens gedetecteerde effecten onderstrepen het belang van het gebruik van grote steekproeven in combinatie met methoden die rekening houden met hun statistische structuur en passende controle op confounders, evenals de noodzaak om paradigma's te bedenken met een verbeterde betrouwbaarheid van taakparameters in onderzoeken naar de hersenstructuur en cognitieve vaardigheden vaardigheden met DD.

Trefwoorden:
het uitstellen van kortingen; intertemporele keuzes; structurele netwerken; magnetische resonantiebeeldvorming; hersenstructuur.

Invoering

Wanneer we worden geconfronteerd met het dilemma van het kiezen tussen een beloning die zich onmiddellijk zal voordoen en een grotere beloning die zal worden uitgesteld, kiezen we vaak voor het eerste. Dit gedrag, dat temporele of vertragingsdiscontering (DD) wordt genoemd, kan worden waargenomen bij mensen en dieren en wordt vanuit economisch oogpunt geïnterpreteerd als een afname van de subjectieve waarde van items wanneer een persoon moet wachten op een vertraging om ze te verkrijgen (Samuelson 1937; Storyet al. 2016). Mensen houden geen rekening met zowel primaire beloningen, zoals voedsel, drugs of seks, als geldelijke beloningen (Mcclure et al.2007; Odum 2011).

Keuzes waarbij beloningen op verschillende tijdstippen worden toegekend (intertemporele keuzes) zijn alomtegenwoordig en kunnen aanzienlijke gevolgen hebben. Een bepaalde hoeveelheid korting kan in veel situaties een adaptief kenmerk zijn, bijvoorbeeld situaties waarin de levering van toekomstige beloningen zeer onzeker is (Story et al. 2016).

Niettemin zijn er opmerkelijke interindividuele verschillen in de manier waarop mensen toekomstige beloningen buiten beschouwing laten, en onaangepaste intertemporele keuzes worden vaak waargenomen bij psychische stoornissen zoals verslaving (Mackillop et al. 2011; Amlung et al. 2017), schizofrenie (Ahn et al. 2011) en depressie. (Takahashi et al. 2008; Pulcu et al. 2014). Binnen de psychiatrie bestaat er grote belangstelling voor DD vanwege het potentieel ervan om te voldoen aan de Research Domain Criteria (Cuthbert en Insel 2013) als een gedragsdimensie van psychopathologie die onderliggende problemen aan het licht kan brengen. neurobiologische kenmerken (Lempert et al. 2018).

Een gebruikelijke manier om DD te meten is door proefpersonen binaire keuzes voor te leggen tussen een kleinere beloning die onmiddellijk wordt gegeven en een grotere beloning die in de toekomst wordt gegeven ("kies tussen 50 USD vandaag of 100 USD over zes maanden") en een model in te passen dat hun reacties voorspelt op basis van een hypothetische discontovoet (Samuelson 1937; Mazur1987). Het aldus gemeten verdisconteringsniveau vertoont een hoge test-hertestbetrouwbaarheid en kan worden beschouwd als een eigenschap van het onderwerp (Odum 2011; van den Bos et al. 2014).

Over het algemeen komen onderzoeken die het verband onderzoeken tussen structurele hersenverschillen en DD samen in een netwerk van regio’s waarvan wordt gedacht dat ze beloningswaardering, episodische prospectie en top-down controle ondersteunen (Peters en Büchel2011; Owens et al. 2017), maar ze hebben gedeeltelijk tegenstrijdige resultaten opgeleverd, mogelijk vanwege de kleine steekproefomvang (Kable et al. 2015; Pehlivanova et al. 2018). Er zijn negatieve associaties met disconteringspercentages gerapporteerd met het volume van de grijze stof (GMV) of de dikte van de laterale prefrontale cortex (PFC) (Bjork et al. 2009; Cho et al. 2013), superieure frontale gyrus (Schwartz et al. 2010), mediale PFC, anterieure cingulaire cortex (Bernhardt et al. 2014), enputamen (Dombrovski et al. 2012).

Aan de andere kant is een grotere DD in verband gebracht met een groter volume van het ventrale striatum en de posterieure cingulaire cortex (Schwartzet al. 2010) en verhoogde lokale GMV in de frontale pool en de middelste frontale gyrus (Wang et al. 2016), mediale prefronta en anterieure cingulaire cortex. regio's (Cho et al. 2013), en caudate (Tschernegg et al. 2015); Sommige van deze positieve associaties zijn in tegenspraak met de hierboven genoemde negatieve associaties. Uit het grootste onderzoek tot nu toe onder jongere volwassenen bleek dat er grotere disconteringseffecten optreden bij kleinere GMV in de middelste temporalgyrus en de entorhinale cortex (Owens et al. 2017).

De literatuur die verschillen in witte stof koppelt aan DD is nog schaarser en bestaat uit onderzoeken met relatief kleine steekproeven. DD is in verband gebracht met variatie in de superieure (Mohammadi et al. 2016) en inferieure longitudinale fasciculi (Olson et al. 2009; Herting et al. 2010; Mohammadiet al. 2016) en frontostriatale tractus (Peper et al. 2013; Hänggi et al. 2016; Hampton et al. 2017). Olson et al. (2009) vonden bij 79 adolescenten een verband met witte stofgebieden, waaronder delen van de inferieure en superieure longitudinale fasciculi, anterieure thalamusstraling, uncinate fasciculus, inferieure frontaal-occipitale fasciculus, corticospinale tractus en splenium van het corpuscallosum.

Adolescente proefpersonen met een sterkere connectiviteit van het pad tussen het striatum en de rechter dorsolaterale PFC zijn doorgaans minder ongeduldig, en de ontwikkeling van dit kanaal is in verband gebracht met een afname van kortingen naarmate tieners ouder worden (van den Bos et al. 2015). Het grootste onderzoek op dit gebied tot nu toe (Han et al. 2018) vond een negatief verband tussen temporele discontering en de integriteit van de witte stof in bilaterale frontale, frontostriatale en temporoparietale banen bij ouderen.

Hoe interindividuele verschillen in de bovengenoemde neurale correlaten tot verschillen in DD leiden, is nog onbekend. Een van de kandidaat-cognitieve mechanismen die ten grondslag kunnen liggen aan deze relatie is het werkgeheugen (WM), dat negatief geassocieerd is met DD (Shamosh et al. 2008; Ahn et al. 2011). Er is aangetoond dat WM-training de korting bij volwassenen in de behandeling van verslaving aan stimulerende middelen vermindert (Bickel et al. 2011).

Een meta-analyse van functionele activeringen van WM- en DD-taken (Wesley en Bickel 2014) heeft een unieke regio in het achterste gedeelte van de linker laterale PFC geïdentificeerd, waar functionele activeringskaarten van WM en DD elkaar overlappen. De auteurs van dat onderzoek veronderstelden dat dit gebied verband houdt met het integreren van temporele informatie over het recente verleden en de nabije toekomst in de lopende uitvoerende processen die betrokken zijn bij het uitlokken van een beslissing. Verder moduleert keuzemoeilijkheid bij het vergelijken van onmiddellijke en uitgestelde beloningen de activiteit binnen WM-gerelateerde PFC-regio's (Jimura et al. 2018).

Een ander cognitief mechanisme dat verband houdt met DD is het episodisch geheugen (EM). Proefpersonen zijn doorgaans geduldiger na het ophalen van positieve, maar niet negatieve, autobiografische herinneringen (Lempert et al. 2017). Episodisch toekomstdenken betrekt gemeenschappelijke gebieden bij het herinneren van ervaringen uit het verleden (mediale prefrontale gebieden, mediale en laterale pariëtale cortex, laterale temporale cortex en de medialtemporale kwab) (Addis et al. 2007; Schacter et al. 2007; Schacter en Addis 2009) en vermindert ook de DD (Petersand Büchel 2010; Daniel et al. 2015; Bromberg et al. 2017;Hu et al. 2017). De mate waarin deze modulatie optreedt wordt voorspeld door de functionele koppeling tussen de hippocampus en de cortex cingularis anterior (Peters en Büchel 2010) en ook de mediale PFC (Benoit et al. 2011).

Vanuit een computationeel perspectief is voorgesteld dat temporele verdiscontering bestaat uit een zoekproces waarbij de subjectieve waarde van toekomstige beloningen afhangt van het vermogen om representaties van deze beloningen in het geheugen te vinden, waarbij beloningen die verband houden met gebeurtenissen die verder weg in de tijd liggen moeilijker te vinden zijn in een vermoedelijke context. representatieruimte, waardoor er een kleinere subjectieve waarde aan wordt toegekend (Kurth-Nelson et al.2012). Dit zoekproces is dus afhankelijk van EM om beloningsrepresentaties op te slaan en van WM om de kosten en baten van alternatieven in overweging te nemen (Wesley en Bickel 2014).

In de huidige studie analyseerden we gedrags- en neuroimaging-gegevens van een groot cohort jongere volwassenen, de dataset van het Human Connectome Project (HCP) (Van Essenet al. 2013) (//www.humanconnectome.org). Specifiek onderzochten we het volume van de cortex en subcorticale structuren, evenals een uitgebreide reeks covariantienetwerken (dat wil zeggen netwerken van regio's met sterk covariërende waarden van structurele metingen) van de grijze en witte stofstructuur. Grotere DD was gecorreleerd met kleinere GMV in de anterieure temporale cortex, maar ondanks de grote steekproefomvang was geen van de associaties met het totale corticale volume, subcorticale volumes of markers van microscopische organisatie van witte stof significant. Bovendien vonden we geen bewijs van een verband tussen WM of EM en DD in de taken van de HCP-dataset.

materialen en methodes
Deelnemers

HCP-deelnemers waren 1.196 jongere volwassenen (gemiddeld=28.9, SD=3.7 jaar, 547 mannen en 646 vrouwen) die in aanmerking kwamen voor magnetische resonantiebeeldvorming en zonder significante voorgeschiedenis van neuropsychiatrische stoornissen, middelenmisbruik, hart- en vaatziekten of Mendeliaanse genetische ziekte. Alle deelnemers gaven schriftelijke geïnformeerde toestemming (Van Essen et al. 2012). Het aantal en de demografische kenmerken van de proefpersonen met geldige gegevens voor de verschillende cognitieve taken en beeldvormende modaliteiten worden weergegeven in Tabel 1. In elke analyse die volgt, hebben we alle proefpersonen opgenomen met volledige gegevens voor de variabelen die daarvoor relevant zijn. De dataset wordt elders gedetailleerder beschreven (Van Essen et al. 2013).

DD-taak

Deelnemers kregen een computergestuurde intertemporele keuzetaak voorgelegd. Gedurende verschillende proeven kregen ze binaire keuzes te zien tussen een kleinere beloning die onmiddellijk werd gegeven en een grotere beloning die in de toekomst werd gegeven (Fig. 1A). De keuzes waren hypothetisch (dwz de proefpersonen kregen niet het door hen gekozen bedrag betaald). We hebben de subjectieve waarden van de deelnemers van de gepresenteerde beloningen gemodelleerd met een hyperbolische kortingsfunctie (Mazur 1987) met een discontovoet van k. Grotere k-waarden duiden op een grotere korting op toekomstige beloningen en weerspiegelen meer ongeduldig gedrag.

We hebben alle proeven gebruikt bij het aanpassen van het model, omdat de disconteringspercentages die afzonderlijk werden geschat voor kleine en grote proeven sterk gecorreleerd waren, en een parameterherstelanalyse aantoonde dat het afzonderlijk aanpassen van de modellen tot een aanzienlijk slechter herstel leidde. Zie het aanvullende materiaal voor meer details over de taak en het model, evenals aanvullende analyses.

WM- en EM-scores

Deelnemers voltooiden de NIH Toolbox List SortingWorking Memory Test (LSWMT) (Tulsky et al. 2014) en een2-back WM-taak (Barch et al. 2013). Daarnaast werd verbale EM beoordeeld met de Penn Word Memory Test (PWMT) (Gur et al. 2001) en non-verbale EM met de NIH ToolboxPicture Sequence Memory Test (PSMT) (Tulsky et al. 2014). De scores van alle taken waren Box-Cox getransformeerd om ze normaal verdeeld en vervolgens gestandaardiseerd weer te geven (transformatie-exponent: LSWMT: 0,90;2-terug: 3,88; PWMT: 4,46; PSMT: 1,31). Meer details over de taken vindt u in het aanvullende materiaal.

Magnetische resonantie beeldvorming

Gegevensverzameling en -verwerking

Er werden structurele T1-gewogen en diffusiegewogen beeldvormingsscans (DWI) verkregen (zie aanvullend materiaal voor scanparameters en gegevensverwerkingsgegevens). Op het oppervlak gebaseerde kaarten van corticale dikte en oppervlakte, totale corticale volumes en volumes van subcorticale structuren (accumbens, amygdala, caudate, hippocampus, pallidum, putamen en thalamus) voor elk halfrond werden gegenereerd met FreeSurfer (Fischland Dale 2000). We hebben ook de T1-gewogen beelden verwerkt met een op voxel gebaseerde morfometrie (Ashburnerand Friston 2000) pijplijn (FSL-VBM) (Douaud et al.2007) om individuele GMV-kaarten (gemoduleerde grijsmaterie-waarschijnlijkheidsbeelden) te produceren. De analyse van GMV-kaarten is een aanvulling op de vorige over structurele volumes, omdat er niet van wordt uitgegaan dat effecten zullen optreden in regio's die voldoen aan vooraf gespecificeerde anatomische structuren. Verdere details over de verschillende grijze stofmaten en de reden voor hun opname zijn te vinden in het aanvullende materiaal.

Uit de DWI-gegevens hebben we fractionele anisotropie (FA) en gemiddelde diffusiviteitskaarten (MD) berekend, gevoelig voor de microscopische structuur van witte stof vanwege de beperkingen ervan op de diffusie van waterprotonen in hersenweefsel (Le Bihan et al. 2001). De FA- en MD-kaarten werden ingediend bij tract-based ruimtelijke statistieken (TBSS) (Smithet al. 2006) om individuele kaarten te verkrijgen die beperkt waren tot de centra van alle vezelbundels die in het algemeen gebruikelijk zijn voor de studiedeelnemers (traktaatskeletten, zie aanvullend materiaal voor meer details).

Genetica van alcoholisme, Bucholz, et al. (1994), opgenomen in de HCP-batterij). Vijf gevallen waarin opleiding en inkomen niet werden geregistreerd, werden geïmputeerd op basis van geslacht en leeftijd met behulp van het muizenpakket voor R.

Onafhankelijke componentenanalyse

We hebben de modaliteiten van de grijze stofstructuur (corticale dikte- en gebiedskaarten en de GMV-afbeeldingen) gezamenlijk ontleed in 50 componenten met behulp van gekoppelde onafhankelijke componentenanalyse (linked-ICA), een datagestuurde methode die de gegevens opsplitst in een reeks componenten van verschillende onderwerpen. variabiliteit (covariantienetwerken), waarvan is aangetoond dat ze biologische plausibiliteit hebben (Groveset al. 2011, 2012; Douaud et al. 2014; zie aanvullend materiaal voor meer details). Elke component is gekoppeld aan een ruimtelijke kaart en een reeks scores, één voor elk onderwerp, samen met relatieve gewichten die overeenkomen met elk van de invoermodaliteiten (dikte, oppervlakte en GMV).

De score van een onderwerp voor een bepaald onderdeel weerspiegelt de omvang van de bijdrage van het onderdeel aan de kaart van het onderwerp. Op dezelfde manier hebben we ook de modaliteiten van de witte stofstructuur (FA en MD) ontleed in 50 componenten. Om de robuustheid van de resultaten bij het variëren van het aantal componenten te verifiëren, werden deze analyses herhaald, waarbij de gegevens werden opgesplitst in 100 componenten in plaats van 50.

For more information:1950477648nn@gmail.com