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의사 결정 및 아이오와 도박 과제
 
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의사 결정 및 아이오와 도박 과제

Overview

출처: 조나스 T. 카플란과 사라 I. 짐벨의 연구소 - 서던 캘리포니아 대학

의사 결정은 행동이나 인식의 과정에 대한 선택이 많은 가능성에서 이루어지는 인간의 집행 기능의 중요한 구성 요소입니다. 전두엽의 열등한 부분에 손상은 좋은 결정을 내리는 사람의 능력에 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 의사 결정 적자는 자신의 삶에 큰 영향을 미칠 수 있지만, 이러한 적자는 실험실에서 정량화하기 어려울 수 있습니다. 1990년대 중반, 실험실에서 실제 의사 결정을 모방하기 위한 작업이 수행되었습니다. 아이오와 도박 작업 (IGT)로 알려진이 작업은 의사 결정 능력의 매우 민감한 척도로 연구 및 임상 연구에서 널리 사용되는 인지적으로 복잡한 작업입니다. 1-3

IGT에서 참가자는 4개의 카드 덱을 표시하고 각 턴마다 한 덱에서 카드를 공개하기로 결정합니다. 카드를 뒤집으면 참가자는 돈을 받을 수 있지만 때로는 벌금을 지불해야합니다. 두 덱은 더 높은 보수를 가지고 있지만, 또한 이러한 덱에서 선택하는 것은 장기적으로 순 손실로 이어질 수 있도록 높은 페널티가 있습니다. 다른 두 덱은 낮은 보수를 가지고 있지만, 또한 작은 처벌을 제시, 그래서 이러한 갑판에서 선택하는 것은 순이익으로 이어질. 따라서, 유리한 선택을하기 위해, 참가자는 시간이 지남에 따라 손실과 이익에 대한 정보를 통합해야합니다.

이 비디오는 IGT를 투여하여 심엽기 전두엽 피질에 손상을 입은 환자의 성능을 일치하는 대조군 과목 그룹에 비교하여 이 뇌 영역의 고유한 의사 결정에 기여하는 방법을 보여줍니다.

Procedure

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1. 참가자 모집

  1. 환자 모집
    1. 전두엽 코르티제의 심혈관 구역에 손상을 입은 10명의 환자를 모집합니다.
    2. 이 지역에 손상은 MRI를 가진 신경 화상 진찰에 의해 확인됩니다. 벤트롬방 전두엽 피질은 복부 표면에 대뇌 피질의 가장 전방 내측 벽에 위치하고 있습니다. 손상은 일방적이거나 양자일 수 있지만, 환기 전두엽 피질을 넘어서서는 안 됩니다. 이러한 환자의 뇌의 예는 도 1에도시된다.

Figure 1
그림 1: VMPFC 손상을 입은 환자의 뇌의 컴퓨터 재구성. 이 환자는 MRI 이미지로 만든이 3D 재건에서 와 같이 내측 전두엽 피질에 양측 손상을 입힙니다. 이미지 제공: 한나 다마시오.

  1. 제어 채용
    1. 나이와 지성에 환자와 일치하는 뇌 손상없이 20 명의 참가자를 모집하십시오.
  2. 참가자가 연구 절차에 대해 완전히 통보받고 모든 적절한 동의 양식에 서명했는지 확인하십시오.

2. 데이터 수집

  1. 환기 전두엽 피질 손상을 가진 환자에 있는 의사 결정 적자를 검토하기 위하여는, 환자 및 통제 참가자는 아이오와 도박 업무를 능력을 발휘할 것입니다. 1
  2. 동일한 카드의 네 갑판 앞에 테이블에 참가자를 좌석.
  3. 참가자에게 플레이 머니로 $2000를 주세요.
  4. 실험이 어떻게 전개되는지에 대한 지침을 참가자에게 제공합니다.
    1. 참가자에게 게임에 는 카드 의 네 더미 중 하나에서 한 번에 하나의 카드를 뒤집어, 카드 선택의 시리즈가 필요하다고 말한다.
    2. 참가자에게 이 과제의 목표는 대출 금전의 이익을 극대화하는 것이라고 말합니다.
    3. 참가자에게 각 카드를 돌린 후 일정 금액의 돈이 받게 됩니다(각 덱에서 각 카드 회전에 대해 미리 결정된).
    4. 참가자에게 언제든지 원하는 만큼 덱에서 다른 덱으로 자유롭게 전환할 수 있다고 말합니다.
    5. 참가자가 덱을 선택할 시간 제한이 없습니다.
  5. 작업을 시작합니다.
    1. 일부 카드를 돌린 후, 참가자는 돈을 제공하지만, 또한 벌금을 지불해야합니다. 페널티의 양은 카드가 전환 된 후 발표되며 각 덱에서 각 카드 회전에 대해 미리 결정됩니다 (실험자에게만 알려집니다. 그림 2). 참가자에게 그들이 벌어들인 플레이 머니의 양을 주고, 다음 턴으로 진행하기 전에 실험자에게 잃어버린 돈을 건네주라고 말합니다.
    2. 갑판 A 또는 B에서 카드를 돌리면 $ 100의 수익을 올립니다. 페널티 금액은 데크 C와 D보다 덱 A와 B에서 더 높습니다.
    3. 데크 A와 B는 시험에 대한 전반적인 순손실과 동일하지만, 갑판 A에서는 덱 B보다 처벌이 더 빈번하고 크기가 낮습니다.
    4. 데크 C와 D는 전체 순이익 측면에서 동일하지만 데크 C에서는 덱 D보다 처벌이 더 빈번하고 크기가 낮습니다.
  6. 점수 카드에 보상과 처벌의 사전 프로그램 일정을 사용합니다(그림 2).
    1. 예를 들어 참가자가 Deck A에서 카드를 처음 선택하면 $ 100 의 보상과 처벌이 없습니다.
    2. 두 번째 카드 선택이 Deck A에서 선택된 경우 $ 100 의 보상과 처벌이 없습니다.
    3. 세 번째 카드 선택이 Deck A에서 선택된 경우 $ 100 보상과 $ 150 의 처벌을받습니다.
    4. 도 2에서해당 셀에 100회전을 각각 표시하여 카드 회전을 추적합니다.
    5. 참가자는 매번 모든 덱에서 카드를 선택하여 100장의 카드를 바꿉니다. 각 덱에는 카드가 40장뿐이므로 실험이 끝나기 전에 지정된 덱에서 카드가 부족할 수 있습니다.

Figure 2
그림 2: 보상및 처벌의 프로그램 된 일정. 이 차트는 각 카드 턴에 대한 보상과 처벌을 결정하기 위해 실험자가 사용합니다. 참가자는 첫 번째 열에서 달러 금액으로 보상을 받으며 다음 열에 자세히 설명된 일정에 따라 처벌을 받습니다. 각 행은 A, B, C 또는 D 중 하나의 카드 덱을 나타냅니다. 해당 덱에서 각 카드 회전에 대해 참가자는 첫 번째 셀에서 달러 금액을 받습니다. 각 열은 해당 덱에서 카드 회전을 나타냅니다. 예를 들어, 갑판 A에서 처음 두 회전은 페널티가 없습니다, 다음 갑판 A에서 세 번째 차례는 $150 페널티가 있습니다. 각 덱에는 40장의 카드가 있으며, 각 카드는 차트의 열로 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

3. 데이터 분석

  1. 제어 및 환자 집단에 대한 응답 타임라인을 관찰하고 비교합니다. 그런 다음 환자의 성과를 분석하고 성능을 정상 성능과 비교하려면 분산(ANOVA)의 분석을 사용하여 정상 제어 및 환자가 선택한 각 덱의 카드 수를 검사합니다. ANOVA는 그룹의 변수(대조군 대 환자) 및 선택(A, B, C, D)이 있어야 합니다.
  2. 후속 뉴먼-쿨스 t-테스트는 ANOVA의 중요성에 기여하는 쌍별 차이를 표시하는 데 사용할 수 있습니다.

의사 결정은 인간의 집행 기능의 중요한 구성 요소이며, 행동 과정에 대한 선택은 많은 가능성에서 이루어집니다.

예를 들어, 음료를 얻을 수있는 사람의 능력은 금전 등록기로 가서 그것을 지불하는 것과 같은 좋은 결정을 내릴 수 있습니다, 또는 가난한 사람, 지불하지 않고 문을 실행등.

이 후자의 예로, 도둑질의 위험한 행위는 바람직하지 않은 결정으로 간주됩니다, 전두엽에 손상의 결과로 발생하는 하나, 특히, 벤롬볼 전두엽 피질, 짧은 VMPFC.

이 비디오는 개인이 고위험 카드 게임을 통해 손실과 이익에 대한 정보를 통합해야 하는 복잡한 의사 결정 능력의 매우 민감한 척도인 아이오와 도박 과제를 설계하고 실행하는 방법을 보여줍니다.

이 실험에서, 참가자의 두 그룹 - VMPFC 및 제어에 알려진 손상을 가진 환자, 이러한 손상이없는 개인 - 보상과 처벌을 다루는 의사 결정 능력을 검사 아이오와 도박 작업을 수행.

전체 목표는 이익을 극대화하는 것입니다, 동일한 찾고 카드와 사용할 플레이 돈을 포함하는 D를 통해 라벨 네 개의 갑판을 표시됩니다.

각 턴 동안, 참가자는 네 더미 중 하나에서 하나의 카드를 선택하고 나중에 연구원만이 알고있는 미리 정해진 돈의 일정 금액을받을 수 있습니다.

예를 들어, 그들은 돈을 이길뿐만 아니라 일부를 잃게되는 카드를 선택할 수 있습니다. 또는, 그들은 심지어 그들이 승리보다 더 잃을 수 있습니다. 트릭은 다음 모든 덱과 관련된 위험을 이해하는 것입니다.

A와 B는 C와 D보다 더 큰 보상을 얻을 수 있지만, 그들은 또한 더 높은 페널티를 초래하고, 따라서 장기적으로 손실로 이어질. 데크 A와 B는 동일한 장기 손실을 초래하지만, A의 처벌은 B보다 더 빈번하고 낮은 크기입니다.

전반적으로 A와 B에서 선택하면 순 손실이 발생하며 C와 D에서 선택하면 순이익이 발생하므로 세트 A와 B는 불량이라고 하며 C와 D는 양호합니다.

따라서 유리한 선택을 하기 위해 참가자는 시간이 지남에 따라 손실 및 이득에 대한 정보를 통합하고 나쁜 세트를 피해야 합니다.

여기에 종속 변수는 참가자가 네 개의 덱 각각에서 만드는 카드 회전 수입니다.

베차라, 다마시오, 동료들의 이전 작업을 바탕으로 VMPFC 손상을 입은 환자는 나쁜 것들(A 및 B)에서 더 많은 선택을 하고, 좋은 C와 D에서 선택을 하지 않도록 할 것으로 예상되며, 이는 귀중한 결정을 내릴 수 없는 실제 무능력을 모방합니다.

이 데모를 위해 알려진 피질 손상을 가진 환자를 테스트합니다. 그들의 데이터는 뇌 손상없이 제어에서 수집 된 것과 비교됩니다, 누가 또한 나이와 지성에 일치합니다.

작업을 준비하기 위해, 동일한 찾고 카드의 네 갑판 앞에 테이블에 환자를 좌석, 그들에게 손 $2000 놀이 돈.

네 더미 중 하나에서 한 번에 하나의 카드를 선택해야 한다고 지시하고, 각 카드를 뒤집은 후에는 일정 금액의 돈을 받게 됩니다.

또한 대출 금전적 이익을 극대화하기 위해 언제든지 덱 간에 자유롭게 전환할 수 있으며, 시간을 내어 자유롭게 할 수 있음을 알려줍니다.

먼저 환자가 첫 번째 선택을 하고 스코어카드에 따라 보상또는 페널티금액을 발표합니다. 그들에게 그들이 벌어 들인 플레이 머니의 양을 주고, 다음 턴으로 진행하기 전에 잃어버린 돈을 돌려달라고 한다.

스코어카드의 적절한 셀을 표시하여 모든 카드 턴을 추적합니다. 실험이 끝나기 전에 덱이 완료된 경우 환자에게 남은 세 개의 덱 중에서만 선택할 수 있음을 알립니다. 100장의 카드가 설정되면 작업을 종료합니다.

시간이 지남에 따라 참가자의 결정을 검토하려면 VMPFC 손상을 입은 환자와 대조군을 위해 별도로 100번의 시험 과정을 통해 덱 선택을 계획합니다.

처음에는 나쁜 덱에서 샘플링된 컨트롤이 있었지만, 결국 이를 피하는 법을 배웠습니다. 환자는, 다른 한편으로는, 실험 내내 나쁜 것에서 견본을 계속했습니다.

그룹 비교를 수행하려면 이러한 데이터를 막대 그래프로 요약하여 총 카드 회전 수가 덱 에 걸쳐 플롯됩니다.

정상적인 컨트롤이 좋은 덱인 C와 D에서 더 많은 선택을 하고 나쁜 A와 B를 어떻게 피했는지 알아차리고 있습니다. 다른 한편으로는, VMPFC 손상을 가진 환자는 나쁜 세트에서 더 많은 선택을 하고, 주로 좋은 것들을 피했습니다.

이러한 결과는 전두뇌 손상을 가진 환자가 건강한 대조군과 비교하여이 작업에서 다르게 수행한다는 것을 나타내며, 이러한 결정은 장기적인 손실을 초래하더라도 높은 보상 / 높은 처벌 덱에서 더 자주 그립니다.

이제 아이오와 도박 작업을 사용하여 전두엽 손상을 입은 환자의 위험한 결과를 정량화하는 데 익숙한 지금, 편도체 손상을 입은 개인과 정신 분열증으로 진단된 사람들을 포함하여 패러다임을 다양한 인구의 의사 결정을 평가하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 살펴 봅시다.

의사 결정에서 PFC의 역할은 잘 연구되는 동안, 다른 뇌 영역은 유리한 대 불리한 선택을 구현에 기여.

인센티브 자극을 처리하는 편도체의 역할을 감안할 때,이 지역에 대한 손상은 도박 작업에 필수적인 보상과 처벌 상태의 통합을 방해 할 가능성이 높습니다.

유사한 패러다임을 사용하여, 연구원은 양측 편도체 손상을 가진 환자가 또한 가혹한 의사 결정 손상을 보여주는 다는 것을 보여주었습니다.

VMPFC 손상을 가진 환자처럼 정신 분열증을 가진 개인은 또한 나쁜 갑판에서 선택합니다; 그러나, 그들은 선택의 독특한 패턴을 보여줍니다, 낮은 주파수하지만 높은 크기의 손실에서 더 많은 선택을 만들기 - 갑판 B와 D.

이러한 결과는 정신 분열증 환자가 처벌 대 보상에 민감하다는 것을 나타내지 만, 처벌의 규모를 고려하여 유리하게 실패합니다.

따라서, 아이오와 도박 작업은 다른 기본 적자와 관련 될 수있는 의사 결정에 인지 기여의 범위를 공개하는 데 사용할 수 있습니다.

당신은 아이오와 도박 작업을 사용하여 실험실에서 의사 결정을 정량화하는 JoVE의 소개를 보았다. 이제 다양한 카드 선택을 관찰하고 응답하여 이 패러다임을 관리하는 방법과 결과를 분석하고 해석하는 방법에 대해 잘 이해해야 합니다.

시청해 주셔서 감사합니다!

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Results

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4개의 덱에서 100장의 카드를 뽑은 일반 컨트롤은 좋은 덱(C와 D)에서 더 많은 선택을 했고, 나쁜 덱(A와 B)을 피했습니다. 대조적으로, 심실 전두엽 피질 (VMPFC) 손상을 가진 환자는 나쁜 갑판 (A 및 B)에서 더 많은 선택을 하고, 좋은 갑판 (C와 D)를 피했습니다; 그림 3). 데크 A와 B의 컨트롤에 의해 선택된 카드의 수는 환자가 해당 덱에서 선택한 카드 수보다 훨씬 적습니다. 대조적으로, 덱 C와 D로부터 대조군 집단에 의해 선택된 카드의 수는 환자가 선택한 수보다 훨씬 많았다.

Figure 3
그림 3: 아이오와 도박 작업에 대한 피사체 및 환자 성능을 제어합니다. 네 개의 덱에서 100장의 카드 선택에서 일반 컨트롤은 좋은 덱(C와 D)에서 더 많은 선택을 했고, 나쁜 덱(A및 B)을 피하기 위해 더 많은 것을 선택했습니다. 대조적으로, 심근 전두엽 피질 손상을 가진 환자는 나쁜 갑판 (A및 B)에서 더 많은 선택을 하고, 좋은 갑판 (C 및 D)에서 선택을 피했습니다.

이 결과는 환자가 건강한 통제에서 이 작업에서 다르게 능력을 발휘한다는 것을 보여줍니다, 이 갑판이 장기 손실 귀착더라도 높은 보상/ 높은 처벌 갑판에서 더 자주 그리는 경향이 있다는 것을. 응답 패턴을 살펴보면 시간이 지남에 따라 이러한 성과 적자가 안정되어 있음을 보여줍니다. 처음에는 나쁜 덱에서 샘플을 제어하지만 결국 이를 피하는 법을 배웁니다. 환자는, 다른 한편으로는, 실험 내내 나쁜 갑판에서 견본을 계속합니다. 참가자는 어떤 덱이 위험하고 시간이 지남에 따라 수익성이 있는지 추정하는 능력에 의존해야 하기 때문에 환자의 성과는 실질적인 결정을 내릴 수 없음을 모방합니다. 이 작업은 실험실 환경에서 이러한 환자에서 장애를 감지할 수 있게 해주며, 의사 결정 결과에 대한 정서적 지식을 행동으로 통합하는 데 중요한 것으로 보이는 VMPFC의 역할에 대한 통찰력을 제공합니다.

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이 작업은 다양한 인구의 의사 결정 적자를 평가하는 역할을 할 수 있습니다. 예를 들면, VMPFC에 손상을 가진 환자 이외에, 양측 편도체 손상을 가진 환자는 또한 IGT에 의해 측정될 수 있는 가혹한 의사 결정 손상을 보여줍니다. 또한, 불리한 의사 결정은 물질 중독, 병리학 적 도박, 정신 분열증, 강박 장애, 식욕 부진 nervosa, 주의력 결핍 /과잉 행동 장애, 정신 병증, 비만 및 많은 다른 사람을 포함하여 다양한 정신 병리학 조건을 특징으로합니다.

이 작업의 장점 중 하나는 의사 결정의 복잡한 과정에 다른 인지 기여 사이에 구별 할 수있는 능력입니다. 예를 들어, 우리는 정신 분열증을 가진 환자에 VPMFC 손상을 가진 환자의 성과를 비교할 수 있습니다, 둘 다 작업에 적자를 보여줍니다. VPMFC 환자가 나쁜 덱에서 선택하는 경향은 행동에 장기적인 미래 결과에 대한 정보를 통합에 적자로 해석하고있다; 이 환자에서, 선택은 잠재적인 단기 보상에 근거를 두는 것입니다. 정신 분열증환자는 또한 일반적인 통제 보다는 나쁜 갑판에서 더 빈번하 로 선택합니다. 그러나, 그들은 낮은 주파수, 높은 크기 손실 (갑판 B와 D)와 갑판에서 더 자주 선택하는 경향이있는 선택의 독특한 패턴은 다른 기본 적자를 보여줍니다. 4 이러한 선택 패턴은 정신 분열증 환자가 보상 빈도와 처벌의 빈도에 민감하지만 처벌의 규모를 고려하지 못한다는 것을 시사합니다. 따라서, IGT는 다른 두뇌 지구에 있는 기능 장애와 연관될 수 있는 의사 결정에 인지 기여의 범위를 밝힐 수 있습니다.

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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).

Transcript

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