决策和爱荷华州赌博任务

Neuropsychology

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Overview

资料来源: 乔纳斯 · 卡普兰和莎拉一、 贝尔实验室 — — 南加利福尼亚大学

决策是人类的执行功能,从许多可能性在选择一门课程的行动或认知的重要组成部分。额叶,劣质零件磨损可以影响一个人的能力做出正确的决定。然而,虽然决策赤字可以对一个人的生活有很大的影响,这些赤字可以很难量化在实验室里。在上世纪 90 年代中期,一项任务被为了模仿现实生活决策在实验室里。这项任务,已知为爱荷华州赌博任务 (IGT),是在研究和临床研究中广泛使用,作为一种高度敏感的措施的决策能力的复杂的认知任务。1-3

糖耐量异常,参与者显示四个副牌,选择每一轮揭示一个甲板上的一张卡片。当翻了一张卡片时,参与者会收到一些钱,但有时会亦须缴付罚款。在甲板上的两个有较高的回报,但也有高惩罚这样选择从这些甲板导致净亏损在长远来看。其他两个甲板有较低的回报,但也有本小惩罚,以便选择从这些甲板导致净收益。因此,要作出有利的选择,参与者必须整合信息损失和收益随着时间的推移。

该视频演示了如何管理 IGT 比较患者伤害腹内侧前额皮层对一组相匹配的对照科目,揭示决策这个大脑区域的独特贡献的性能。

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JoVE Science Education Database. 神经心理学精要. 决策和爱荷华州赌博任务. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

Procedure

1.参与者招聘

  1. 病人的招聘
    1. 招募 10 例患者前额叶皮质,腹内侧核部门受损。
    2. 对这一地区的损害也证实了与 MRI 影像学。腹内侧前额叶皮层位于大脑皮质,在腹侧表面最内侧前壁。损伤可以单边或双边的但不是应该超出腹内侧前额叶皮层。这类病人的大脑示例如图 1所示。

Figure 1
图 1: 计算机重建 VMPFC 损伤患者的大脑。这个病人有双边损害到内侧前额叶皮质,这由 MRI 图像的三维重建中所示。由汉纳达马西奥的图像。

  1. 控制招聘
    1. 招聘无脑损伤病人的人口在年龄和智力配合的 20 名学员。
  2. 请确保与会者被充分告知的研究程序,并签署了所有适当的同意书。

2.数据收集

  1. 为了检验决策赤字腹内侧前额叶皮层损伤患者,患者和对照组参与者将执行爱荷华州赌博任务。1
  2. 坐在桌前看起来一样的卡片四组参与者。
  3. 给游戏币的参与者 $2000。
  4. 关于如何将展开实验参与者提供说明。
    1. 告诉参与者的游戏需要一系列的卡的选择,从四叠牌的任何一次翻开一张卡片。
    2. 告诉参与者的任务目标是对贷款资金的利润最大化。
    3. 告诉参与者,每张卡片后,他们将得到一定数额的钱 (预先决定的每个卡轮从每层甲板)。
    4. 告诉他们可以自由地从任何甲板切换到另一个,在任何时候,他们想要尽可能经常的参与者。
    5. 有是没有时间限制的参与者选择一副牌。
  5. 开始执行任务。
    1. 转身后一些卡片,参与者给钱,但也已缴付罚款。罚款的数额被宣布后卡处于打开状态,并且预先决定的每层甲板 (只有知道实验; 每个卡拐图 2)。给参与者他们赚取的游戏币数量并告诉他们要交实验者进入下一轮之前,他们已经失去了任何钱。
    2. 把一张卡片从甲板 C 或 D 收益率 $50 $100,收益率转动甲板 A 或 B 的卡。罚款数额较高的甲板 A 和 B 比在甲板 C 和 d。
    3. 甲板 A 和 B 是等效的总体净亏损超过试验,但在甲板 A 的惩罚是越来越频繁的低幅度比在甲板 B.
    4. C 和 D 的甲板是等效的整体净增益,但在甲板 C 的惩罚是越来越频繁的低幅度比在甲板 D.
  6. 在记分卡 (图 2) 上使用预先的计划的奖励和惩罚。
    1. 例如,如果参与者首先从甲板 A 选择一张卡片,他们得到 $100 赏罚不分明。
    2. 如果第二个卡选择也是从甲板 A,他们得到 $100 赏罚不分明。
    3. 如果第三个卡选择也是从甲板 A,他们得到悬赏 100 美元和 150 美元的惩罚。
    4. 保持对卡轮流的跟踪的标记每个 100 结果在图 2中相应的单元格。
    5. 参加者使 100 卡轮流,每次从任何甲板上选择一张卡片。由于在每层甲板只 40 卡,他们可能会用光卡在给定实验结束前甲板。

Figure 2
图 2: 奖励和惩罚的节目表。这张图由实验者用于确定为每个卡拐奖惩。参与者奖励金额在第一列中,并提出了基于计划详见以下各列的惩罚。每一行代表一副牌,或 A、 B、 C 或者 D从甲板上每卡轮,参与者收到的美元金额在第一个单元格。每一列代表卡拐从甲板。例如,从甲板 A 前两轮有没有罚款,然后从甲板 A 第三转了 150 美元的罚款。在每层甲板有 40 卡,每个由列在图表中表示。请点击这里查看此图的大版本。

3.数据分析

  1. 观察和比较的控制和患者人群的响应时间线。然后,要分析病人的性能和比较其性能与正常性能,使用的方差分析 (ANOVA) 检查卡从每层甲板,选择由正常控件和患者的数量。方差分析应该有的变量组 (与患者的控件) 的选择 (A、 B、 C、 D)。
  2. 随后的纽曼-科伊尔斯 t 检验可以用于显示哪些成对的差异作出贡献的方差分析的意义。

决策是人类的执行功能,一个从很多的可能性在选择何种行动的重要组成部分。

例如,一个人的能力,以获得一种饮料可能导致从做出好的决定,像选择,去到收银台付钱,或贫穷的跑出了门没有付钱。

这后者的例子 — — 偷的冒险行为 — — 被认为是不可取的决定,对额叶损害而发生的一 — — 特别是,腹内侧前额叶皮层,简称 VMPFC。

该视频演示了如何设计和执行爱荷华州赌博任务 — — 复杂决策能力高度敏感的措施 — — 个人必须将集成信息损失和收益,高风险的纸牌游戏,当然。

在这个实验中,两组的参与者 — — 已知 VMPFC 和控件,没有这种损害的个人损害患者 — — 执行爱荷华州赌博任务审查决策能力处理奖励和处罚。

显示所有四个甲板 — — 标为 A 到 D — — 包含相同看卡和鉴于玩钱使用,作为整体的目标是利润最大化。

每转一圈,期间参与者选一张牌从任何四桩和随后收到一定的预定只研究员知道的钱。

例如,他们可能选择一种卡,结果不仅赢钱,也失去了一些。或者,他们可能连失去超过他们赢了。然后,诀窍在于理解每个甲板与相关的风险。

虽然 A 和 B 产生更大的回报,比 C 和 D,他们也导致更高的处罚,因此,在长期内导致损失。甲板 A 和 B 导致相同的长期损失,但在 A 惩罚是更加频繁和较低的规模比 b 的

总体来看,选择从 A 和 B 将导致净亏损,而从 C 和 D 选择会导致产生的净收益,这就是为什么集 A 和 B 被称为坏,和 C 和 D 一样好。

因此,作出有利的选择,参赛者必须整合信息损失和收益随着时间的推移及避免坏集。

因变量在这里是卡轮参与者使得从每个四副牌的数量。

基于以前的工作由贝沙拉、 达马西奥和同事,VMPFC 损伤患者预计将使更多的选择,从坏的 — — A 和 B — — 和避免从好选择 — — C 和 D — — 模仿真实生活事务中,无力做出有价值的决定。

本演示中,为了测试已知的皮层损伤患者。请注意他们的数据将那些从没有脑损伤,还在年龄和智力相匹配的控件收集相比。

在任务的准备,坐在一张桌子前看起来一样的卡片,四组病人并把他们在玩钱 2000 美元。

指示他们,他们必须从任何四桩,一次选择一个卡和翻转每个卡之后, 他们将获得一定数额的钱。

进一步通知他们,他们可以自由在任何时候,经常因为他们要甲板之间切换并采取他们的时间,以最大化其利润贷款钱。

首先有耐心做他们的第一选择,并公布的奖励或惩罚根据记分卡的数额。给他们打钱,他们赚的钱,交给回来告诉他们下一轮之前,他们已经失去了任何钱。

跟踪的每个卡轮通过标记相应的单元格的记分卡。事件中的甲板完成实验结束之前,通知病人,他们现在只能选择从三个其余甲板。结束任务时,已经有 100 张卡片。

决定进行审查参与者的随着时间的推移,绘制甲板选择穿过 100 审判过程中 — — 分别为控件与 VMPFC 损伤患者。

虽然控件初始取样从坏的甲板上,他们最终学会了避开他们。另一方面,病人继续与坏整个试验样品。

为了使组比较,这些数据汇总到一个条形图,卡总数到哪里被绘制整个甲板。

注意到正常的控制作出更多的选择,从好的甲板上 — — C 和 D — — 和避免坏 — — A 和 b。另一方面,VMPFC 损伤患者作出更多的选择,从坏的集,并很大程度上避免了是很好的。

这些结果表明额叶脑损伤患者以不同的方式执行健康对照相比,此任务中,这样他们更频繁地汲取高奖励/高惩罚甲板,即使这些决定导致的长期损失。

现在,您熟悉使用爱荷华州赌博任务量化的风险与额叶损伤患者的成果,让我们看看如何范式可以用于评估在不同的人群,包括与大脑杏仁核受损和患有精神分裂症的个人决策。

虽然 PFC 在决策中的作用具有很好的研究,大脑其他区域为促进执行有利与不利的选择。

鉴于处理激励刺激杏仁核的作用,对这一地区的损害可能会扰乱奖励和惩罚的国家至关重要的赌博任务的集成。

使用类似的范式,研究人员有表明,患者双侧杏仁核损伤也严重决策的障碍。

就像 VMPFC 损伤的患者,患精神分裂症也选择从坏的甲板;然而,他们表现出独特的选择,使更多的选择,从低频率但高幅值的损失 — — 甲板 B 和 d。

这些结果表明,精神分裂症患者是敏感的奖励与惩罚,但未能有利地考虑处罚的幅度。

因此,爱荷华州赌博任务可以用于揭示认知贡献可能与不同的基本赤字的决策范围。

你刚看了朱庇特的量化决策在实验室里用爱荷华州赌博任务简介。现在你应该有很好地理解如何管理这种范式的观测和响应不同卡的选择,以及如何分析和解释结果。

谢谢观赏 !

Results

在 100 卡画从四个甲板,正常对照组作更多的选择,从好的甲板上 (C 和 D),和避免坏的甲板 (A 和 B)。相比之下,腹内侧前额叶皮层 (VMPFC) 损害患者作出更多的选择,从坏的甲板上 (A 和 B),和避免好甲板 (C 和 D;图 3)。选定的控件从甲板上 A 和 B 的卡数明显少于由病人选择从这些甲板上的卡的数量。相比之下,由控制人口从甲板上 C 和 D 选择的卡的数量被显著多于被患者所选的数字。

Figure 3
图 3: 控制主体与病人性能对爱荷华州赌博任务。在一百卡选择从四个甲板,正常对照组作更多的选择,从好的甲板上 (C 和 D),和更倾向于避免坏的甲板 (A 和 B)。相比之下,腹内侧前额叶皮层损伤患者作出更多的选择,从坏的甲板上 (A 和 B),并避免从好甲板 (C 和 D) 中选择。

这些结果表明患者以不同的方式执行在此任务中从健康对照,因为它们往往从高奖励/高惩罚甲板上更多地借鉴经常即使这些甲板造成的长期损失。考试模式的响应表明,这种赤字在性能是稳定的随着时间的推移。控件最初样品从坏的甲板上,虽然他们最终学会避免它们。病人,另一方面,继续样品从整个试验的坏的甲板。由于参与者必须依靠他们的能力估计的甲板是危险的和哪些是有利可图的随着时间的推移,患者的性能模仿他们真实生活无法作出有利的决定。此任务允许损害的检测实验室的设置,这些患者并提供洞察的异动,出现情绪知识关于决定的结果纳入行为的关键作用。

Applications and Summary

此任务可以用来评估决策赤字在不同的人群。例如,除了异动损害的患者,患者双侧杏仁核损害还显示严重决策的障碍,可以测定糖耐量减低。此外,不利决策特点是各种心理病理条件,包括物质成瘾、 病态赌博、 精神分裂症、 强迫症、 神经性厌食症、 注意缺陷/多动障碍、 精神病、 肥胖,和许多其他。

这项任务的优点之一是决策的它能够区分不同认知贡献的复杂过程。例如,我们可以比较性能的患者患者精神分裂症,VPMFC 伤害两人都在任务上显示赤字。VPMFC 患者倾向选择从坏甲板已被解释为赤字在未来的长期后果有关的信息纳入行为;在这些患者中,只有在潜在的短期回报的基础上作出选择。精神分裂症患者还选择更加频繁地从坏甲板比正常对照组。然而,他们独特模式的选择,在其中他们倾向于选择更经常从甲板频率较低,高强度损失 (桥面 B 和 D),揭示了不同的基本赤字。4选择此模式表明,精神分裂症患者对频率的奖励与惩罚,敏感但不能有利地考虑处罚的幅度。因此,糖耐量减低是能够揭示认知贡献可能与大脑不同区域的功能障碍有关的决策范围。

References

  1. Bechara, A., Damasio, A.R., Damasio, H. & Anderson, S.W. Insensitivity to future consequences following damage to human prefrontal cortex. Cognition 50, 7-15 (1994).
  2. Bechara, A., Damasio, H., Tranel, D. & Damasio, A.R. Deciding advantageously before knowing the advantageous strategy. Science 275, 1293-1295 (1997).
  3. Li, X., Lu, Z.L., D'Argembeau, A., Ng, M. & Bechara, A. The Iowa Gambling Task in fMRI images. Hum Brain Mapp 31, 410-423 (2010).
  4. Shurman, B., Horan, W.P. & Nuechterlein, K.H. Schizophrenia patients demonstrate a distinctive pattern of decision-making impairment on the Iowa Gambling Task. Schizophr Res 72, 215-224 (2005).

1.参与者招聘

  1. 病人的招聘
    1. 招募 10 例患者前额叶皮质,腹内侧核部门受损。
    2. 对这一地区的损害也证实了与 MRI 影像学。腹内侧前额叶皮层位于大脑皮质,在腹侧表面最内侧前壁。损伤可以单边或双边的但不是应该超出腹内侧前额叶皮层。这类病人的大脑示例如图 1所示。

Figure 1
图 1: 计算机重建 VMPFC 损伤患者的大脑。这个病人有双边损害到内侧前额叶皮质,这由 MRI 图像的三维重建中所示。由汉纳达马西奥的图像。

  1. 控制招聘
    1. 招聘无脑损伤病人的人口在年龄和智力配合的 20 名学员。
  2. 请确保与会者被充分告知的研究程序,并签署了所有适当的同意书。

2.数据收集

  1. 为了检验决策赤字腹内侧前额叶皮层损伤患者,患者和对照组参与者将执行爱荷华州赌博任务。1
  2. 坐在桌前看起来一样的卡片四组参与者。
  3. 给游戏币的参与者 $2000。
  4. 关于如何将展开实验参与者提供说明。
    1. 告诉参与者的游戏需要一系列的卡的选择,从四叠牌的任何一次翻开一张卡片。
    2. 告诉参与者的任务目标是对贷款资金的利润最大化。
    3. 告诉参与者,每张卡片后,他们将得到一定数额的钱 (预先决定的每个卡轮从每层甲板)。
    4. 告诉他们可以自由地从任何甲板切换到另一个,在任何时候,他们想要尽可能经常的参与者。
    5. 有是没有时间限制的参与者选择一副牌。
  5. 开始执行任务。
    1. 转身后一些卡片,参与者给钱,但也已缴付罚款。罚款的数额被宣布后卡处于打开状态,并且预先决定的每层甲板 (只有知道实验; 每个卡拐图 2)。给参与者他们赚取的游戏币数量并告诉他们要交实验者进入下一轮之前,他们已经失去了任何钱。
    2. 把一张卡片从甲板 C 或 D 收益率 $50 $100,收益率转动甲板 A 或 B 的卡。罚款数额较高的甲板 A 和 B 比在甲板 C 和 d。
    3. 甲板 A 和 B 是等效的总体净亏损超过试验,但在甲板 A 的惩罚是越来越频繁的低幅度比在甲板 B.
    4. C 和 D 的甲板是等效的整体净增益,但在甲板 C 的惩罚是越来越频繁的低幅度比在甲板 D.
  6. 在记分卡 (图 2) 上使用预先的计划的奖励和惩罚。
    1. 例如,如果参与者首先从甲板 A 选择一张卡片,他们得到 $100 赏罚不分明。
    2. 如果第二个卡选择也是从甲板 A,他们得到 $100 赏罚不分明。
    3. 如果第三个卡选择也是从甲板 A,他们得到悬赏 100 美元和 150 美元的惩罚。
    4. 保持对卡轮流的跟踪的标记每个 100 结果在图 2中相应的单元格。
    5. 参加者使 100 卡轮流,每次从任何甲板上选择一张卡片。由于在每层甲板只 40 卡,他们可能会用光卡在给定实验结束前甲板。

Figure 2
图 2: 奖励和惩罚的节目表。这张图由实验者用于确定为每个卡拐奖惩。参与者奖励金额在第一列中,并提出了基于计划详见以下各列的惩罚。每一行代表一副牌,或 A、 B、 C 或者 D从甲板上每卡轮,参与者收到的美元金额在第一个单元格。每一列代表卡拐从甲板。例如,从甲板 A 前两轮有没有罚款,然后从甲板 A 第三转了 150 美元的罚款。在每层甲板有 40 卡,每个由列在图表中表示。请点击这里查看此图的大版本。

3.数据分析

  1. 观察和比较的控制和患者人群的响应时间线。然后,要分析病人的性能和比较其性能与正常性能,使用的方差分析 (ANOVA) 检查卡从每层甲板,选择由正常控件和患者的数量。方差分析应该有的变量组 (与患者的控件) 的选择 (A、 B、 C、 D)。
  2. 随后的纽曼-科伊尔斯 t 检验可以用于显示哪些成对的差异作出贡献的方差分析的意义。

决策是人类的执行功能,一个从很多的可能性在选择何种行动的重要组成部分。

例如,一个人的能力,以获得一种饮料可能导致从做出好的决定,像选择,去到收银台付钱,或贫穷的跑出了门没有付钱。

这后者的例子 — — 偷的冒险行为 — — 被认为是不可取的决定,对额叶损害而发生的一 — — 特别是,腹内侧前额叶皮层,简称 VMPFC。

该视频演示了如何设计和执行爱荷华州赌博任务 — — 复杂决策能力高度敏感的措施 — — 个人必须将集成信息损失和收益,高风险的纸牌游戏,当然。

在这个实验中,两组的参与者 — — 已知 VMPFC 和控件,没有这种损害的个人损害患者 — — 执行爱荷华州赌博任务审查决策能力处理奖励和处罚。

显示所有四个甲板 — — 标为 A 到 D — — 包含相同看卡和鉴于玩钱使用,作为整体的目标是利润最大化。

每转一圈,期间参与者选一张牌从任何四桩和随后收到一定的预定只研究员知道的钱。

例如,他们可能选择一种卡,结果不仅赢钱,也失去了一些。或者,他们可能连失去超过他们赢了。然后,诀窍在于理解每个甲板与相关的风险。

虽然 A 和 B 产生更大的回报,比 C 和 D,他们也导致更高的处罚,因此,在长期内导致损失。甲板 A 和 B 导致相同的长期损失,但在 A 惩罚是更加频繁和较低的规模比 b 的

总体来看,选择从 A 和 B 将导致净亏损,而从 C 和 D 选择会导致产生的净收益,这就是为什么集 A 和 B 被称为坏,和 C 和 D 一样好。

因此,作出有利的选择,参赛者必须整合信息损失和收益随着时间的推移及避免坏集。

因变量在这里是卡轮参与者使得从每个四副牌的数量。

基于以前的工作由贝沙拉、 达马西奥和同事,VMPFC 损伤患者预计将使更多的选择,从坏的 — — A 和 B — — 和避免从好选择 — — C 和 D — — 模仿真实生活事务中,无力做出有价值的决定。

本演示中,为了测试已知的皮层损伤患者。请注意他们的数据将那些从没有脑损伤,还在年龄和智力相匹配的控件收集相比。

在任务的准备,坐在一张桌子前看起来一样的卡片,四组病人并把他们在玩钱 2000 美元。

指示他们,他们必须从任何四桩,一次选择一个卡和翻转每个卡之后, 他们将获得一定数额的钱。

进一步通知他们,他们可以自由在任何时候,经常因为他们要甲板之间切换并采取他们的时间,以最大化其利润贷款钱。

首先有耐心做他们的第一选择,并公布的奖励或惩罚根据记分卡的数额。给他们打钱,他们赚的钱,交给回来告诉他们下一轮之前,他们已经失去了任何钱。

跟踪的每个卡轮通过标记相应的单元格的记分卡。事件中的甲板完成实验结束之前,通知病人,他们现在只能选择从三个其余甲板。结束任务时,已经有 100 张卡片。

决定进行审查参与者的随着时间的推移,绘制甲板选择穿过 100 审判过程中 — — 分别为控件与 VMPFC 损伤患者。

虽然控件初始取样从坏的甲板上,他们最终学会了避开他们。另一方面,病人继续与坏整个试验样品。

为了使组比较,这些数据汇总到一个条形图,卡总数到哪里被绘制整个甲板。

注意到正常的控制作出更多的选择,从好的甲板上 — — C 和 D — — 和避免坏 — — A 和 b。另一方面,VMPFC 损伤患者作出更多的选择,从坏的集,并很大程度上避免了是很好的。

这些结果表明额叶脑损伤患者以不同的方式执行健康对照相比,此任务中,这样他们更频繁地汲取高奖励/高惩罚甲板,即使这些决定导致的长期损失。

现在,您熟悉使用爱荷华州赌博任务量化的风险与额叶损伤患者的成果,让我们看看如何范式可以用于评估在不同的人群,包括与大脑杏仁核受损和患有精神分裂症的个人决策。

虽然 PFC 在决策中的作用具有很好的研究,大脑其他区域为促进执行有利与不利的选择。

鉴于处理激励刺激杏仁核的作用,对这一地区的损害可能会扰乱奖励和惩罚的国家至关重要的赌博任务的集成。

使用类似的范式,研究人员有表明,患者双侧杏仁核损伤也严重决策的障碍。

就像 VMPFC 损伤的患者,患精神分裂症也选择从坏的甲板;然而,他们表现出独特的选择,使更多的选择,从低频率但高幅值的损失 — — 甲板 B 和 d。

这些结果表明,精神分裂症患者是敏感的奖励与惩罚,但未能有利地考虑处罚的幅度。

因此,爱荷华州赌博任务可以用于揭示认知贡献可能与不同的基本赤字的决策范围。

你刚看了朱庇特的量化决策在实验室里用爱荷华州赌博任务简介。现在你应该有很好地理解如何管理这种范式的观测和响应不同卡的选择,以及如何分析和解释结果。

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