Исследование связи дисконтирования задержки со структурой мозга, рабочей памятью и эпизодической памятью. Часть 1.

Введение:

Дисконтирование задержки (DD), предпочтение меньшего и более быстрого вознаграждения более крупному и более позднему, является важным поведенческим феноменом для повседневного функционирования, вызывающим растущий интерес в психопатологии. Нейробиологические механизмы, лежащие в основе ДД, плохо изучены, а литература по структурным коррелятам ДД демонстрирует противоречия.

В условиях стремительного развития современного общества жизнь людей становится все быстрее и быстрее, а их память постоянно ухудшается. Однако мы можем улучшить возможности нашей памяти за счет дисконтирования задержки.

Отложенная скидка — это стратегия потребления, то есть при покупке товара перед оплатой вы увидите рекламную информацию, например «скидка 50%» или «получите дополнительный подарок». Это будет очень увлекательно, но вам придется заплатить свое время и деньги, прежде чем вы получите что-то ценное. Отложенные скидки заставляют тщательно задуматься, стоит ли воспользоваться немедленной скидкой сейчас или дождаться большей скидки или лучшего подарка.

Дисконтирование с задержкой может помочь нам улучшить наши навыки памяти, поскольку оно требует от нас скорости мышления и реакции, а также ясного мышления и принятия обоснованных решений по каждому выбору. Это может помочь нам каждый день тренировать свои мыслительные способности и лучше справляться с проблемами в работе и жизни.

Отложенное дисконтирование также помогает нам осознать, что нам нужно. Ожидая лучшей скидки или лучшего подарка, мы устраняем необходимость в импульсивных покупках и даем себе возможность подумать о том, что нам нужно, тем самым побуждая нас принимать более разумные решения о покупке и избегать пустой траты времени и денег.

Отложенное дисконтирование может помочь нам улучшить наши когнитивные способности и способности принимать решения, помогая нам более ясно думать о вещах и выбирать подходящие действия. Итак, давайте использовать отложенное дисконтирование как активную стратегию для улучшения наших когнитивных способностей и способностей принятия решений. Видно, что нам необходимо улучшить нашу память. Cistanche Deserticola может значительно улучшить память, поскольку Cistanche Deserticola — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность мясного фарша обусловлена ​​множеством содержащихся в нем активных ингредиентов, включая кислоты, полисахариды, флавоноиды и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными способами.

Нажмите «Знай кратковременную память», как ее улучшить.

Методы:

Здесь мы использовали большой общедоступный набор данных (n=1196) для исследования связей с производительностью памяти и коррелятами серого и белого вещества с ДД с использованием анализа связанных независимых компонентов.

Полученные результаты:

Больший ДД был связан с меньшим объемом переднего височного серого вещества. Связь ДД с общим объемом коры, подкорковыми объемами, маркерами микроскопической организации белого вещества, рабочей памятью и показателями эпизодической памяти не была значимой после учета образования и дохода.

Заключение:

Эффект размера, сравнимый с тем, который мы выявили, вряд ли будет воспроизведен при размерах выборки, обычных во многих предыдущих исследованиях в этой области, что может объяснить несоответствия в литературе. Недостаток и небольшой размер эффектов, обнаруженных в наших данных, подчеркивают важность использования больших выборок вместе с методами, которые учитывают их статистическую структуру и соответствующий контроль искажающих факторов, а также необходимость разработки парадигм с улучшенной надежностью параметров задачи в исследованиях, касающихся структуры мозга и когнитивных функций. способности с ДД.

Ключевые слова:
отсрочка дисконтирования; межвременной выбор; структурные сети; магнитно-резонансная томография; структура мозга.

Введение

Столкнувшись с дилеммой выбора между вознаграждением, которое будет получено немедленно, и более крупным вознаграждением, которое будет отложено, мы часто выбираем первое. Такое поведение, называемое временным дисконтированием или дисконтированием с задержкой (DD), можно наблюдать у людей и животных и интерпретировать с экономической точки зрения как снижение субъективной ценности предметов, когда субъекту приходится ждать отсрочки, чтобы получить их (Samuelson 1937; Storyet al. 2016). Люди игнорируют как основные вознаграждения, такие как еда, наркотики или секс, так и денежные вознаграждения (Mcclure et al., 2007; Odum, 2011).

Выбор, включающий вознаграждение, присуждаемое с разной задержкой (межвременной выбор), вездесущ и может иметь значительные последствия. Определенная сумма скидок может быть адаптивной функцией во многих ситуациях, например, в тех, в которых доставка будущих вознаграждений весьма неопределенна (Story et al. 2016).

Тем не менее, существуют заметные межиндивидуальные различия в том, как люди обесценивают будущие награды, а неадаптивный межвременной выбор часто наблюдается при психических расстройствах, таких как зависимость (Mackillop et al. 2011; Amlung et al. 2017), шизофрения (Ahn et al. 2011) и депрессия. (Takahashi et al. 2008; Pulcu et al. 2014). В области психиатрии существует большой интерес к DD из-за его потенциала соответствовать критериям исследовательской области (Cuthbert and Insel 2013) как поведенческому измерению психопатологии, которое может выявить лежащие в его основе нейробиологические характеристики (Lempert et al. 2018).

Обычный способ измерения DD — предложить испытуемым бинарный выбор между меньшим вознаграждением, которое будет дано немедленно, и большим вознаграждением, которое будет дано в будущем («выберите между 50 долларами США сегодня или 100 долларами США через 6 месяцев») и соответствовать модели, которая предсказывает их реакции на основе гипотетическая ставка дисконтирования (Самуэльсон, 1937; Мазур, 1987). Измеренный таким образом уровень дисконтирования показывает высокую надежность повторного тестирования и может рассматриваться как черта испытуемого (Odum 2011; van den Bos et al. 2014).

Как правило, исследования, исследующие связь между структурными различиями мозга и РД, сходятся в сети регионов, которые, как считается, поддерживают оценку вознаграждения, эпизодический поиск и нисходящий контроль (Peters and Büchel, 2011; Owens et al., 2017), но они дали частично противоречивые результаты, возможно, из-за небольшого размера выборки (Кабле и др., 2015; Пехливанова и др., 2018). Сообщалось об отрицательных ассоциациях со ставками дисконтирования с объемом серого вещества (GMV) или толщиной латеральной префронтальной коры (PFC) (Bjork et al. 2009; Cho et al. 2013), верхней лобной извилиной (Schwartz et al. 2010), медиальной PFC, передняя поясная извилина (Bernhardt et al. 2014) и скорлупа (Dombrovski et al. 2012).

С другой стороны, больший ДД связан с большим объемом вентрального полосатого тела и задней поясной извилины (Schwartzet al., 2010) и увеличением локального GMV в лобном полюсе и средней лобной извилине (Wang et al., 2016), медиальной префронтальной и передней поясной извилине. области (Cho et al., 2013) и хвостатое (Tschernegg et al., 2015); некоторые из этих положительных ассоциаций противоречат отрицательным, упомянутым выше. Крупнейшее на сегодняшний день исследование среди молодых людей выявило большее дисконтирование при меньшем GMV в средней височной извилине и энторинальной коре (Owens et al. 2017).

Литература, связывающая различия белого вещества с ДД, еще более скудна и состоит из исследований с относительно небольшими выборками. ДД связано с изменениями в верхнем (Mohammadi et al. 2016) и нижнем продольном пучках (Olson et al. 2009; Herting et al. 2010; Mohammadiet al. 2016) и лобно-стриатальном путях (Peper et al. 2013; Hänggi et al. 2013; Hänggi et al. 2016). др., 2016; Хэмптон и др., 2017). Олсон и др. (2009) обнаружили у 79 подростков связь с областями белого вещества, включая части нижнего и верхнего продольных пучков, переднюю лучистую часть таламуса, крючковидный пучок, нижний лобно-затылочный пучок, кортикоспинальный тракт и сплениум мозолистого тела.

Подростки с более сильной связью пути между полосатым телом и правой дорсолатеральной префронтальной корой, как правило, менее нетерпеливы, и развитие этого пути связано с уменьшением дисконтирования по мере взросления подростков (ван ден Бос и др., 2015). Крупнейшее на данный момент исследование в этой области (Han et al., 2018) выявило отрицательную связь между временным дисконтированием и целостностью белого вещества в двусторонних лобных, лобно-стриатальных и височно-теменных путях у пожилых людей.

Каким образом межиндивидуальные различия в вышеупомянутых нейронных коррелятах приводят к различиям в ДД, пока неизвестно. Одним из возможных когнитивных механизмов, которые могут лежать в основе этой взаимосвязи, является рабочая память (WM), которая отрицательно связана с РД (Шамош и др., 2008; Ан и др., 2011). Было показано, что обучение WM снижает игнорирование лечения взрослых от зависимости от стимуляторов (Bickel et al. 2011).

Метаанализ функциональных активаций задач WM и DD (Wesley and Bickel 2014) выявил уникальную область в задней части левой латеральной префронтальной коры, где карты функциональной активации WM и DD перекрываются. Авторы этого исследования предположили, что эта область связана с интеграция временной информации о недавнем прошлом и обозримом будущем в текущие исполнительные процессы, связанные с принятием решения. Кроме того, сложность выбора при сравнении немедленных и отложенных вознаграждений модулирует активность в регионах PFC, связанных с WM (Jimura et al. 2018).

Другой когнитивный механизм, связанный с ДД, — это эпизодическая память (ЭМ). Субъекты, как правило, становятся более терпеливыми после получения положительных, а не отрицательных автобиографических воспоминаний (Lempert et al. 2017). Эпизодическое мышление о будущем задействует общие области, отвечающие за запоминание прошлого опыта (медиальные префронтальные области, медиальную и латеральную теменную кору, латеральную височную кору и медиальную височную долю) (Addis et al. 2007; Schacter et al. 2007; Schacter and Addis 2009), а также снижает ДД (Петерсанд Бюхель, 2010 г.; Даниэль и др., 2015 г.; Бромберг и др., 2017 г.; Ху и др., 2017 г.). Степень, в которой происходит эта модуляция, предсказывается функциональной связью между гиппокампом и передней поясной извилиной корой (Peters andBüchel 2010), а также медиальной ПФК (Benoit et al. 2011).

С вычислительной точки зрения было высказано предположение, что временное дисконтирование представляет собой процесс поиска, в котором субъективная ценность будущих вознаграждений зависит от способности найти представления этих вознаграждений в памяти, при этом вознаграждения, связанные с событиями, которые находятся дальше во времени, труднее найти в предполагаемом репрезентативное пространство, поэтому ему придается меньшая субъективная ценность (Курт-Нельсон и др., 2012). Таким образом, этот процесс поиска опирается на EM для хранения представлений о вознаграждении и WM для рассмотрения затрат и выгод альтернатив (Wesley and Bickel 2014).

В настоящем исследовании мы проанализировали поведенческие данные и данные нейровизуализации большой группы молодых людей, набор данных Human Connectome Project (HCP) (Van Essenet al. 2013) (http://www.humanconnectome.org). В частности, мы исследовали объем коры и подкорковых структур, а также полный набор ковариационных сетей (т.е. сетей областей с сильно ковариирующими значениями структурных показателей) структуры серого и белого вещества. Больший ДД коррелировал с меньшим ГМВ в передней височной коре, но, несмотря на большой размер выборки, ни одна из ассоциаций с общим объемом коры, подкорковыми объемами или маркерами микроскопической организации белого вещества не была значимой. Кроме того, в задачах набора данных HCP мы не обнаружили свидетельств связи ни WM, ни EM с DD.

Материалы и методы
Участники

Участниками HCP были 1196 молодых людей (средний возраст=28,9, стандартное отклонение=3,7 лет, 547 мужчин и 646 женщин), подходящих для магнитно-резонансной томографии и не имевших в анамнезе серьезных нервно-психических расстройств, злоупотребления психоактивными веществами и сердечно-сосудистых заболеваний. или менделевское генетическое заболевание. Все участники предоставили письменное информированное согласие (Ван Эссен и др., 2012). Количество и демографические характеристики испытуемых с достоверными данными для различных когнитивных задач и модальностей визуализации показаны в таблице 1. В каждый последующий анализ мы включали всех испытуемых с полными данными по релевантным для него переменным. Набор данных более подробно описан в другом месте (Ван Эссен и др., 2013).

задача ДД

Участникам было предложено компьютеризированное межвременное задание на выбор. В ходе нескольких испытаний им был предложен бинарный выбор между меньшим вознаграждением, выплачиваемым немедленно, и более крупным вознаграждением, полученным в будущем (рис. 1А). Выбор был гипотетическим (т.е. испытуемым не платили ту сумму, которую они выбрали). Мы смоделировали субъективную ценность вознаграждений участников с помощью гиперболической функции дисконтирования (Мазур, 1987) со ставкой дисконтирования k. Большие значения k обозначают большее дисконтирование будущих вознаграждений и отражают более нетерпеливое поведение.

При подборе модели мы использовали все испытания, поскольку ставки дисконтирования, оцененные отдельно для испытаний малого и крупного масштаба, сильно коррелировали, а анализ восстановления параметров показал, что подбор их по отдельности приводил к значительно худшему выздоровлению. Дополнительную информацию о задаче и модели, а также вспомогательный анализ см. в дополнительном материале.

Результаты WM и EM

Участники выполнили тест на рабочую память по сортировке списков NIH Toolbox (LSWMT) (Тульски и др. 2014) и 2-обратное задание WM (Барч и др., 2013). Кроме того, вербальная ЭМ оценивалась с помощью теста на запоминание слов Пенна (PWMT) (Гур и др., 2001), а невербальная ЭМ — с помощью теста на запоминание последовательности изображений NIH Toolbox (PSMT) (Тульский и др., 2014). Баллы за все задания были Бокс-Кокс преобразовал их, чтобы сделать их нормально распределенными и впоследствии стандартизировать (показатель преобразования: LSWMT: 0,90; 2-обратно: 3,88; PWMT: 4,46; PSMT: 1,31). Более подробно о заданиях можно прочитать в Дополнительном материале.

Магнитно-резонансная томография

Сбор и обработка данных

Были получены структурные T1-взвешенные и диффузионно-взвешенные изображения (DWI) (параметры сканирования и особенности обработки данных см. в разделе «Дополнительные материалы»). Наземные карты толщины и площади коры, общих объемов коры и объемов подкорковых структур (прилежащее тело, миндалевидное тело, хвостатое тело, гиппокамп, паллидум, скорлупа и таламус) для каждого полушария были созданы с помощью FreeSurfer (Fischland Dale 2000). Мы также обработали T1-взвешенные изображения с помощью конвейера морфометрии на основе вокселей (Ashburnerand Friston 2000) (FSL-VBM) (Douaud et al.2007) для создания индивидуальных карт GMV (модулированные вероятностные изображения серого вещества). Анализ карт GMV дополняет предыдущий анализ структурных объемов, поскольку он не предполагает, что эффекты будут возникать в регионах, соответствующих заранее заданным анатомическим структурам. Более подробная информация о различных измерениях серого вещества и обосновании их включения представлена ​​в дополнительных материалах.

На основе данных DWI мы рассчитали карты фракционной анизотропии (FA) и средней диффузии (MD), чувствительные к микроскопической структуре белого вещества из-за ее ограничений на диффузию протонов воды в ткани мозга (Le Bihan et al. 2001). Карты FA и MD были отправлены в систему пространственной статистики на основе трактов (TBSS) (Smithet al. 2006) для получения индивидуальных карт, ограниченных центрами всех пучков волокон, обычно общих для участников исследования (скелеты трактов, дополнительную информацию см. в дополнительных материалах).

Генетика алкоголизма, Бухольц и др. (1994), включен в батарею HCP). Пять случаев, в которых образование и доход не были зарегистрированы, были условно рассчитаны на основе пола и возраста с использованием пакета мышей для R.

Независимый анализ компонентов

Мы разложили модальности структуры серого вещества (карты толщины и площади коры и изображения GMV) вместе на 50 компонентов, используя анализ связанных независимых компонентов (linked-ICA), метод, основанный на данных, который разбивает данные на набор компонентов межсубъектного анализа. изменчивость (ковариационные сети), которые, как было показано, обладают биологической достоверностью (Groveset al. 2011, 2012; Douaud et al. 2014; дополнительную информацию см. в дополнительных материалах). Каждый компонент связан с пространственной картой и набором оценок, по одному для каждого субъекта, вместе с относительными весами, соответствующими каждой из входных модальностей (толщина, площадь и GMV).

Оценка субъекта по определенному компоненту отражает обозначенную величину вклада компонента на карте субъекта. Аналогичным образом мы также разложили модальности структуры белого вещества (FA и MD) на 50 компонентов. Чтобы проверить устойчивость результатов к изменению количества компонентов, эти анализы были повторены с разложением данных на 100 компонентов вместо 50.

For more information:1950477648nn@gmail.com