Overview
Fonte: Laboratórios de Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel - Universidade do Sul da Califórnia
A tomada de decisão é um componente importante da função executiva humana, na qual uma escolha sobre um curso de ação ou cognição é feita a partir de muitas possibilidades. Danos nas partes inferiores dos lóbulos frontais podem afetar a capacidade de uma pessoa tomar boas decisões. No entanto, embora os déficits decisórios possam ter um grande impacto na vida, esses déficits podem ser difíceis de quantificar em laboratório. Em meados da década de 1990, uma tarefa foi projetada para imitar a tomada de decisões da vida real em laboratório. Esta tarefa, conhecida como Iowa Gambling Task (IGT), é uma tarefa cognitivamente complexa amplamente usada em pesquisas e estudos clínicos como uma medida altamente sensível da capacidade de tomada de decisão. 1-3
No IGT, um participante é mostrado quatro baralhos de cartas e opta por revelar uma carta de um baralho em cada turno. Quando um cartão é entregue, o participante receberá algum dinheiro, mas às vezes também será obrigado a pagar uma multa. Dois dos decks têm maiores recompensas, mas também têm penalidades altas, de tal forma que escolher a partir desses decks leva a uma perda líquida a longo prazo. Os outros dois decks têm recompensas menores, mas também apresentam penalidades menores, de modo que a escolha desses decks leva a um ganho líquido. Assim, para fazer uma escolha vantajosa, os participantes devem integrar informações sobre perdas e ganhos ao longo do tempo.
Este vídeo demonstra como administrar o IGT para comparar o desempenho dos pacientes com danos ao córtex pré-frontal ventromedial a um grupo de sujeitos de controle combinados, revelando a contribuição única desta região cerebral para a tomada de decisões.
Procedure
1. Recrutamento de participantes
- Recrutamento de pacientes
- Recrute 10 pacientes com danos no setor ventromedial dos cortices pré-frontais.
- Os danos nesta região são confirmados por neuroimagem com ressonância magnética. O córtex pré-frontal ventromedial está localizado na parede medial mais anterior do córtex cerebral, na superfície ventral. Os danos podem ser unilaterais ou bilaterais, mas não devem ir além do córtex pré-frontal ventromedial. Um exemplo do cérebro de tal paciente é mostrado na Figura 1.
Figura 1: Reconstrução computacional do cérebro de um paciente com dano VMPFC. Este paciente tem danos bilaterais ao córtex pré-frontal medial, como mostrado nesta reconstrução 3D feita a partir de imagens de ressonância magnética. Imagens cortesia de Hanna Damasio.
- Recrutamento de controle
- Recrute 20 participantes sem danos cerebrais, que são combinados em idade e intelecto com a população de pacientes.
- Certifique-se de que os participantes foram totalmente informados dos procedimentos de pesquisa e tenham assinado todos os formulários de consentimento adequados.
2. Coleta de dados
- A fim de examinar os déficits de tomada de decisão em pacientes com danos do córtex pré-frontal ventromedial, os pacientes e os participantes do controle realizarão a Tarefa de Jogo de Iowa. 1
- Sente o participante em uma mesa em frente a quatro baralhos de cartas de aparência idêntica.
- Dê ao participante $2000 em dinheiro de jogo.
- Forneça instruções ao participante sobre como o experimento se desenrolará.
- Diga ao participante que o jogo requer uma série de seleções de cartas, entregando uma carta de cada vez de qualquer uma das quatro pilhas de cartas.
- Diga ao participante que o objetivo da tarefa é maximizar o lucro do dinheiro do empréstimo.
- Diga ao participante que após virar cada carta, ele receberá uma certa quantia de dinheiro (pré-determinada para cada troca de carta de cada deck).
- Diga ao participante que eles são livres para mudar de qualquer deck para outro, a qualquer momento, quantas vezes quiserem.
- Não há prazo para o participante escolher um deck.
- Comece a tarefa.
- Depois de virar algumas cartas, o participante recebe dinheiro, mas também tem que pagar uma multa. O valor da penalidade é anunciado após a virada do cartão, e é pré-determinada para cada turno de carta de cada deck (conhecido apenas pelo experimentador; Figura 2). Dê ao participante a quantidade de dinheiro do jogo que ele ganha, e diga-lhes para entregar ao experimentador todo o dinheiro que eles perderam, antes de prosseguir para a próxima curva.
- Virar uma carta do deck A ou B rende $100, virar uma carta do deck C ou D rende $50. Os valores de penalidade são mais altos nos decks A e B do que nos decks C e D.
- Os decks A e B são equivalentes em termos de perda líquida global sobre os ensaios, mas no convés A a punição é mais frequente e de menor magnitude do que no deck B.
- Os decks C e D são equivalentes em termos de ganho líquido global, mas no deck C a punição é mais frequente e de menor magnitude do que no deck D.
- Use o cronograma pré-programado de recompensa e punição no cartão de pontuação(Figura 2).
- Por exemplo, se o participante primeiro escolher uma carta do Deck A, ele receberá uma recompensa de US$ 100 e nenhuma punição.
- Se a segunda escolha da carta também for do Deck A, eles recebem uma recompensa de $100 e nenhuma punição.
- Se a terceira escolha da terceira carta também for do Deck A, eles recebem uma recompensa de US$ 100 e uma punição de US$ 150.
- Mantenha o controle das curvas do cartão marcando cada uma das 100 voltas na cela apropriada na Figura 2.
- O participante faz 100 turnos de carta, escolhendo uma carta de qualquer deck de cada vez. Uma vez que há apenas 40 cartas em cada baralho, eles podem ficar sem cartas em um determinado baralho antes do final do experimento.
Figura 2: Cronograma programado de recompensa e punição. Este gráfico é usado pelo experimentador para determinar a recompensa e punição para cada turno do cartão. O participante é recompensado com o valor do dólar na primeira coluna, e é apresentado com uma punição com base no cronograma detalhado nas colunas a seguir. Cada linha representa um baralho de cartas, seja A, B, C ou D. Para cada cartão que gira desse baralho, o participante recebe o valor do dólar na primeira célula. Cada coluna representa a virada de cartão daquele baralho. Por exemplo, as duas primeiras voltas do deck A não têm penalidade, então a terceira volta do deck A tem uma multa de US $ 150. Há 40 cartas em cada deck, cada uma representada por uma coluna no gráfico. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
3. Análise de dados
- Observe e compare o cronograma de respostas para o controle e as populações de pacientes. Em seguida, para analisar o desempenho dos pacientes e comparar seu desempenho com o desempenho normal, use uma análise de variância (ANOVA) para examinar o número de cartas de cada baralho escolhidos por controles normais e por pacientes. A ANOVA deve ter as variáveis de grupo (controles vs. pacientes) e escolha (A, B, C, D).
- Um teste t newman-keuls subsequente pode ser usado para mostrar quais diferenças de pares contribuem para a significância do ANOVA.
A tomada de decisões é um componente importante da função executiva humana, na qual uma escolha sobre um curso de ação é feita a partir de muitas possibilidades.
Por exemplo, a capacidade de uma pessoa de obter uma bebida pode resultar de tomar boas decisões, como optar por ir ao caixa registrador e pagar por ela, ou as ruins, como correr pela porta sem pagar.
Este último exemplo — o ato arriscado de roubar — é considerado uma decisão indesejável, que ocorre como resultado de danos aos lóbulos frontais - e, em particular, o córtex pré-frontal ventromedial, VMPFC para abreviar.
Este vídeo demonstra como projetar e executar a Iowa Gambling Task — uma medida altamente sensível de capacidade de tomada de decisão complexa — onde os indivíduos devem integrar informações sobre perdas e ganhos ao longo de um jogo de cartas de alto risco.
Neste experimento, dois grupos de participantes — pacientes com danos conhecidos ao VMPFC e controles, indivíduos sem esse dano — realizam a Tarefa de Jogo de Iowa, que examina a capacidade de decisão que lida com recompensa e punição.
Todos são mostrados quatro decks — rotulados de A a D — que contêm cartas idênticas e recebem dinheiro para jogar, já que o objetivo geral é maximizar o lucro.
Durante cada turno, os participantes escolhem uma carta de qualquer uma das quatro pilhas e, posteriormente, recebem uma certa quantidade de dinheiro pré-determinado que só o pesquisador sabe.
Por exemplo, eles podem escolher uma carta que resulta não só em ganhar dinheiro, mas também perder alguns. Ou podem até perder mais do que ganham. O truque, então, é entender o risco associado a cada deck.
Embora A e B produzam recompensas maiores que C e D, elas também resultam em penalidades mais altas e, portanto, levam a perdas no longo prazo. Os decks A e B resultam nas mesmas perdas de longo prazo, mas a punição em A é mais frequente e de menor magnitude do que na B.
No geral, a escolha de A e B resultará em perdas líquidas, enquanto a escolha de C e D resultará em ganhos líquidos, razão pela qual os conjuntos A e B são referidos como ruins, e C e D como bons.
Assim, para fazer escolhas vantajosas, os participantes devem integrar informações sobre perdas e ganhos ao longo do tempo e evitar os conjuntos ruins.
A variável dependente aqui é o número de giros de cartas que o participante faz de cada um dos quatro decks.
Com base em trabalhos anteriores de Bechara, Damasio e colegas, espera-se que pacientes com danos de VMPFC façam mais seleções das ruins — A e B — e evitem escolher entre os bons C e D , imitando sua incapacidade da vida real de tomar decisões valiosas.
Para efeitos desta demonstração, teste um paciente com danos cortical conhecidos. Observe que seus dados serão comparados com aqueles coletados de controles sem danos cerebrais, que também são combinados em idade e intelecto.
Em preparação para a tarefa, sente o paciente em uma mesa em frente a quatro baralhos de cartas idênticas, e entregue-lhes $2000 em dinheiro de jogo.
Instrua-os que eles devem escolher um cartão de cada vez de qualquer uma das quatro pilhas, e depois de virar cada cartão, eles receberão uma certa quantidade de dinheiro.
Informe-os ainda que eles são livres para alternar entre decks a qualquer momento, quantas vezes quiserem, e tomar seu tempo, a fim de maximizar seu lucro sobre o dinheiro do empréstimo.
Comece fazendo com que o paciente faça sua primeira seleção, e anuncie o valor da recompensa ou penalidade de acordo com o placar. Dê-lhes a quantidade de dinheiro do jogo que eles ganham, e diga-lhes para devolver qualquer dinheiro que perderam antes de prosseguir para a próxima curva.
Acompanhe cada volta de cartão marcando a célula apropriada do cartão de pontuação. Caso um deck seja concluído antes do experimento acabar, notifique o paciente que agora só pode escolher entre os três decks restantes. Termine a tarefa quando 100 cartas tiverem sido transformadas.
Para examinar as decisões dos participantes ao longo do tempo, plote as seleções do deck ao longo dos 100 ensaios — separadamente para controles versus pacientes com danos de VMPFC.
Enquanto os controles inicialmente amostrados dos baralhos ruins, eles eventualmente aprenderam a evitá-los. Os pacientes, por outro lado, continuaram a amostrar dos maus durante todo o experimento.
Para fazer comparações em grupo, resumir esses dados em um gráfico de barras, onde o número total de giros de cartas é plotado em decks.
Observe como controles normais fizeram mais seleções dos bons decks — C e D — e evitaram os maus - A e B. Por outro lado, pacientes com dano vmpfc fizeram mais seleções dos conjuntos ruins, e em grande parte evitaram os bons.
Esses resultados indicam que os pacientes com danos cerebrais frontais têm um desempenho diferente nesta tarefa em comparação com controles saudáveis, de modo que eles mais frequentemente retiram dos decks de alta recompensa/alta punição, embora essas decisões resultem em perdas de longo prazo.
Agora que você está familiarizado com o uso da Tarefa de Jogo de Iowa para quantificar resultados arriscados em pacientes com danos no lobo frontal, vamos ver como o paradigma pode ser usado para avaliar a tomada de decisão em uma variedade de populações, incluindo indivíduos com danos de amígdala e aqueles diagnosticados com esquizofrenia.
Embora o papel do PFC na tomada de decisões seja bem estudado, outras regiões cerebrais contribuem para a implementação de escolhas vantajosas versus desvantajosas.
Dado o papel da amígdala no processamento de estímulos de incentivo, os danos a esta região provavelmente interromperiam a integração dos estados de recompensa e punição vitais para a tarefa de jogo.
Usando um paradigma semelhante, os pesquisadores têm mostrado que pacientes com danos bilaterais de amígdala também apresentam graves prejuízos de tomada de decisão.
Assim como pacientes com dano de VMPFC, indivíduos com esquizofrenia também escolhem entre baralhos ruins; no entanto, eles mostram um padrão distinto de escolhas, fazendo mais seleções a partir das baixas frequências, mas perdas de alta magnitude — decks B e D.
Esses resultados indicam que pacientes esquizofrênicos são sensíveis à recompensa versus punição, mas não levam em conta a magnitude da punição.
Assim, a tarefa de apostas de Iowa pode ser usada para revelar uma série de contribuições cognitivas para a tomada de decisões que podem estar associadas a diferentes déficits subjacentes.
Você acabou de assistir a introdução do JoVE para quantificar a tomada de decisões em laboratório usando a Tarefa de Jogo de Iowa. Agora você deve ter uma boa compreensão de como administrar esse paradigma observando e respondendo a diferentes escolhas de cartões, bem como como analisar e interpretar os resultados.
Obrigado por assistir!
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Results
Em 100 cartas de quatro decks, controles normais fizeram mais seleções dos bons decks (C e D), e evitaram os baralhos ruins (A e B). Em contraste, pacientes com dano de córtex pré-frontal ventromedial (VMPFC) fizeram mais seleções dos decks ruins (A e B), e evitaram os bons decks (C e D; Figura 3). O número de cartas selecionadas pelos controles dos decks A e B foi significativamente menor do que o número de cartas selecionadas desses baralhos pelos pacientes. Em contrapartida, o número de cartas selecionadas pela população de controle dos decks C e D foi significativamente maior do que o número selecionado pelos pacientes.
Figura 3: Controle o assunto e o desempenho do paciente na Tarefa de Jogo de Iowa. Em cem seleções de cartas de quatro decks, controles normais fizeram mais seleções dos bons decks (C e D), e foram mais aptos a evitar os baralhos ruins (A e B). Em contraste, pacientes com dano do córtex pré-frontal ventromedial fizeram mais seleções dos decks ruins (A e B), e evitaram escolher entre os bons decks (C e D).
Esses resultados mostram que os pacientes têm um desempenho diferente nesta tarefa a partir de controles saudáveis, na medida em que tendem a tirar de decks de alta recompensa/alta punição com mais frequência, embora esses decks resultem em perdas de longo prazo. O exame do padrão de respostas mostra que esse déficit de desempenho é estável ao longo do tempo. Enquanto os controles inicialmente amostram dos baralhos ruins, eles eventualmente aprendem a evitá-los. Os pacientes, por outro lado, continuam a amostrar dos baralhos ruins durante todo o experimento. Como os participantes devem confiar em sua capacidade de estimar quais decks são arriscados e quais são rentáveis ao longo do tempo, o desempenho dos pacientes imita sua incapacidade na vida real de tomar decisões vantajosas. Essa tarefa permite a detecção do prejuízo nesses pacientes em um ambiente laboratorial, e fornece uma visão sobre o papel do VMPFC, que parece crucial para incorporar o conhecimento emocional sobre os resultados das decisões no comportamento.
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Applications and Summary
Essa tarefa pode servir para avaliar os déficits de tomada de decisão em uma variedade de populações. Por exemplo, além de pacientes com danos ao VMPFC, pacientes com danos bilaterais de amígdala também apresentam graves prejuízos de decisão que podem ser medidos pelo IGT. Além disso, a tomada de decisões desvantajosas caracteriza várias condições psicopatológicas, incluindo vício em substâncias, jogo patológico, esquizofrenia, transtorno obsessivo-compulsivo, anorexia nervosa, transtorno de déficit de atenção/hiperatividade, psicopatia, obesidade e muitos outros.
Uma das vantagens dessa tarefa é sua capacidade de distinguir entre diferentes contribuições cognitivas ao complexo processo de tomada de decisão. Por exemplo, podemos comparar o desempenho de pacientes com danos vPMFC a pacientes com esquizofrenia, ambos com déficits na tarefa. A tendência dos pacientes da VPMFC de escolher entre os baralhos ruins tem sido interpretada como um déficit na incorporação de informações sobre consequências futuras de longo prazo no comportamento; nesses pacientes, as escolhas são feitas apenas com base em uma recompensa potencial de curto prazo. Pacientes com esquizofrenia também escolhem com mais frequência dos baralhos ruins do que os controles normais. No entanto, seu padrão distinto de escolhas, em que eles tendem a escolher mais frequentemente a partir dos decks com baixa frequência, perdas de alta magnitude (decks B e D), revela um déficit subjacente diferente. 4 Este padrão de escolhas sugere que os pacientes esquizofrênicos são sensíveis à frequência de recompensa versus punição, mas não levam em conta a magnitude da punição. Assim, o IGT é capaz de revelar uma série de contribuições cognitivas para a tomada de decisões que podem estar associadas à disfunção em diferentes regiões cerebrais.
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References
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- Bechara, A., Damasio, H., Tranel, D. & Damasio, A.R. Deciding advantageously before knowing the advantageous strategy. Science 275, 1293-1295 (1997).
- 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).
- 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).
