Korzystanie z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego i metod behawioralnych w celu określenia neuronalnej reprezentacji subiektywnej wartości ryzykownych i niejednoznacznych opcji w ludzkim mózgu.
Method Article
Korzystanie z funkcjonalnego rezonansu magnetycznego i metod behawioralnych w celu określenia neuronalnej reprezentacji subiektywnej wartości ryzykownych i niejednoznacznych opcji w ludzkim mózgu.
Większość wyborów, których dokonujemy, ma niepewne konsekwencje. W niektórych przypadkach prawdopodobieństwo różnych możliwych wyników jest dokładnie znane, co określa się mianem "ryzykownego". W innych przypadkach, gdy nie można oszacować prawdopodobieństwa, jest to warunek określany jako "niejednoznaczny". Podczas gdy większość ludzi ma awersję zarówno do ryzyka, jak i niejednoznaczności1,2, stopień tej awersji różni się znacznie u poszczególnych osób, tak że subiektywna wartość tej samej ryzykownej lub niejednoznacznej opcji może być bardzo różna dla różnych osób. Łączymy funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI) z metodą opartą na ekonomii eksperymentalnej3 w celu oceny neuronalnej reprezentacji subiektywnych wartości ryzykownych i niejednoznacznych opcji4. Technika ta może być obecnie wykorzystywana do badania tych reprezentacji neuronalnych w różnych populacjach, takich jak różne grupy wiekowe i różne populacje pacjentów.
W naszym eksperymencie, badani dokonują konsekwentnych wyborów między dwoma alternatywami, podczas gdy ich aktywacja neuronalna jest śledzona za pomocą fMRI. W każdym badaniu uczestnicy wybierają między loteriami, które różnią się kwotą pieniężną oraz prawdopodobieństwem wygrania tej kwoty lub poziomem niejasności związanym z wygraną. Nasz projekt parametryczny pozwala nam wykorzystać zachowania związane z wyborem każdej osoby do oszacowania jej postaw wobec ryzyka i niejednoznaczności, a tym samym do oszacowania subiektywnych wartości, które każda opcja miała dla nich. Inną ważną cechą projektu jest to, że wynik wybranej loterii nie jest ujawniany podczas eksperymentu, dzięki czemu nie może mieć miejsca nauka, a tym samym niejednoznaczne opcje pozostają niejednoznaczne, a postawy wobec ryzyka są stabilne. Zamiast tego, na koniec sesji skanowania, jedna lub kilka prób jest losowo wybieranych i rozgrywanych na prawdziwe pieniądze. Ponieważ badani nie wiedzą z góry, które badania zostaną wybrane, muszą traktować każdą próbę tak, jakby była to jedyna próba, za którą otrzymają zapłatę. Ten projekt zapewnia, że możemy oszacować prawdziwą subiektywną wartość każdej opcji dla każdego tematu. Następnie szukamy obszarów w mózgu, których aktywacja jest skorelowana z subiektywną wartością ryzykownych opcji oraz obszarów, których aktywacja jest skorelowana z subiektywną wartością opcji niejednoznacznych.
1. Przygotowanie eksperymentu
2. Przygotowanie tematu
3. Skanowanie
4. Procedura płatności
Na przykład, jeśli wybrana próba przedstawiała loterię przedstawioną na rysunku 2 (niejednoznaczna loteria, oferująca 18 dolarów w przypadku wylosowania czerwonego żetonu), a badany wybrał tę loterię (zamiast loterii referencyjnej), to badany powinien wylosować żeton z fizycznej torby odpowiadającej obrazowi loterii. Jeśli zostanie wylosowany czerwony żeton, podmiot otrzyma 18 $, jeśli zostanie wylosowany niebieski żeton, nie otrzyma nic.
5. Analiza danych behawioralnych

Gdzie Pv jest prawdopodobieństwem, że badany wybrał loterię zmienną, SVF i SVV są subiektywnymi wartościami odpowiednio opcji stałej i zmiennej, a γ jest nachyleniem funkcji logistycznej, która jest parametrem specyficznym dla tematu. Alternatywnym podejściem jest użycie dystrybucji probit.

Gdzie p jest obiektywnym prawdopodobieństwem (z definicji 0,5 dla tej klasy niejednoznacznych loterii), A jest poziomem niejednoznaczności (ułamkiem całkowitego prawdopodobieństwa, który jest nieznany, 0 dla ryzykownych loterii), V jest kwotą, a α i β są odpowiednio specyficznymi dla przedmiotu parametrami ryzyka i postawy niejednoznaczności. Jednym z kilku alternatywnych podejść jest uwzględnienie niejednoznaczności jako efektu wykładniczego8:

Dopasowanie danych wyboru do funkcji wyboru zapewnia zatem oszacowania postawy wobec ryzyka (α) i postawy niejednoznaczności (β) dla każdego podmiotu.
6. Analiza danych neuronowych
7. Reprezentatywne wyniki
Zachowanie
Rysunek 4 przedstawia wyniki behawioralne trzech reprezentatywnych osób. Każdy panel przedstawia dane wyboru i wyniki dopasowania modelu dla jednego obiektu pod kątem ryzyka (po lewej) lub niejednoznaczności (po prawej). Wykresy przedstawiają odsetek prób, w których badany wybrał loterię zmienną w funkcji kwoty, oddzielnie dla każdego poziomu prawdopodobieństwa lub niejednoznaczności. Jak widać, badani mogą się bardzo różnić w swoim podejściu do ryzyka i niejednoznaczności.
Aby sprawdzić jakość dopasowania, sprawdź r2, który najlepiej powinien wynosić ponad 0,5, a także sprawdź krzywe wizualnie. Podczas gdy wszyscy nasi trzej przykładowi badani wykazywali zgodne z prawem zachowanie, które umożliwiało rozsądne dopasowania, należy zauważyć, że podmiot 2 prawie nie wybrał opcji zmiennej w warunku ryzyka o najniższym prawdopodobieństwie (0,13). Sugeruje to, że rozszerzenie zakresu dawek i/lub użycie wyższych prawdopodobieństw może zapewnić lepsze wyniki, ponieważ zapewni, że uczestnicy wybiorą opcje zmiennych w przynajmniej niektórych badaniach. Inną opcją jest wstępne przetestowanie każdego badanych w szerokim zakresie kwot i wybranie tych ilości, które zapewniają porównywalną liczbę opcji referencyjnych i zmiennych dla każdej osoby.
fMRI
Rysunek 5 przedstawia wyniki obrazowania u jednego reprezentatywnego podmiotu. Wyróżnione woksele to takie, w których współczynnik subiektywnego predyktora wartości w warunkach niejednoznaczności (na górze) lub ryzyka (na dole) różnił się istotnie od 0. U tego typowego osobnika stwierdzono istotną korelację w przyśrodkowej korze przedczołowej (MPFC) i prążkowiu w obu warunkach. Obszary te są najbardziej spójne u wszystkich badanych, ale znaczących korelacji można się również spodziewać w obszarach przyśrodkowej i bocznej kory ciemieniowej, a także w ciele migdałowatym. Ponieważ aktywność w tego typu zadaniach jest zwykle słaba i hałaśliwa, należy spodziewać się dużej zmienności między tematami, przy czym wiele osób wykazuje znaczące korelacje tylko w podzbiorze obszarów.

Rysunek 1. Ryzykowne i niejednoznaczne bodźce. A) W ryzykownych bodźcach czerwone i niebieskie obszary każdego obrazu na ekranie są proporcjonalne do liczby czerwonych i niebieskich żetonów w kopercie. Wykorzystano tutaj trzy prawdopodobieństwa wynikowe: 0,13, 0,25 i 0,38. B) W bodźcach niejednoznacznych środkowa część obrazu jest zasłonięta szarym okluderem. W szarym obszarze liczba żetonów każdego koloru jest nieznana, a co za tym idzie, prawdopodobieństwo wylosowania żetonu określonego koloru nie jest dokładnie znane. Stosowane są tu trzy poziomy niejednoznaczności, gdzie 25, 50 lub 75% obrazu jest zasłonięte.

Rysunek 2. Przykład loterii. Jest to niejednoznaczna loteria, na poziomie 50% niejednoznaczności. Co najmniej 25 żetonów w kopercie jest czerwonych, a co najmniej 25 niebieskich. Jeśli zostanie wylosowany czerwony żeton, podmiot wygra 18 $, podczas gdy nie wygra nic, jeśli zostanie wylosowany niebieski żeton.

Rysunek 3. Struktura badania. Pokrótce przedstawiana jest loteria, po której następuje okres opóźnienia. Wskazówka odpowiedzi prosi badanych o wskazanie wyboru między loterią na ekranie a loterią referencyjną (w tym przypadku 50% szansy na wygranie 5 USD). Próby przeplatają się z długimi okresami odpoczynku.

Rysunek 4. Przykłady zachowań związanych z wyborem pojedynczego przedmiotu. Wykresy przedstawiają odsetek prób, w których każdy badany wybrał opcję zmienną zamiast referencyjnej, w funkcji oferowanej kwoty, w badaniach ryzykownych (po lewej) i niejednoznacznych (po prawej). Różne krzywe dotyczą różnych poziomów ryzyka lub niejednoznaczności. α, parametr postawy ryzyka; β, parametr postawy niejednoznaczności; r2, pseudo R-kwadrat McFaddena, miara dobroci dopasowania modelu behawioralnego, równoważna części wariancji, która jest wyjaśniona przez model; n, liczba badań, w których udzielono odpowiedzi (z łącznej liczby 180).

Rysunek 5. Przykład map aktywacji pojedynczego podmiotu. Mapy aktywacji prezentowane są na obrazie anatomicznym o wysokiej rozdzielczości. Wyróżnione obszary to te, których aktywacja była istotnie skorelowana z subiektywną wartością w obszarze ryzyka (u góry) lub pod niejednoznacznością (na dole). U większości osób przyśrodkowa kora przedczołowa (MPFC) i prążkowie reprezentują wartość subiektywną zarówno w przypadku ryzyka, jak i niejednoznaczności. Skorygowane wartości p są oparte na minimalnym rozmiarze klastra wynoszącym 6 funkcjonalnych wokseli. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą postać.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Wykorzystaliśmy metodę zaczerpniętą z ekonomii eksperymentalnej, aby scharakteryzować zachowanie badanych i oszacować indywidualne postawy wobec ryzyka i niejednoznaczności. Następnie wykorzystaliśmy te szacunki do analizy danych neuronowych.
Inne metody badania aktywności fMRI, podczas gdy badani dokonują wyborów w oparciu o ryzyko i niejednoznaczność, były stosowane wcześniej8,12. Nasze podejście łączy jednak w sobie kilka ważnych cech. Po pierwsze, wykorzystuje projekt parametryc...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Nie stwierdzono konfliktu interesów.
Dziękujemy Aldo Rustichini za owocne dyskusje i komentarze na temat projektu.
Ufundowane przez NIA grant R01-AG033406 dla IL i PWG.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Skaner MRI Allegra Head Only 3.0 T | Siemens AG | Można również użyć | |
| NM-011 cewka głowicy nadawczej | Nova Medical | ||
| E-prime | Psychology Software Tools | prezentacji bodźców | |
| Matlab | Mathworks |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission