Dio 3: Funkcionalna povezanost između centara za pamćenje i nagrađivanje preko zadatka i odmora Pratite osjetljivost pamćenja na nagrađivanje

za više informacija:ali.ma@wecistanche.com

Kliknite ovdje za 2. dio

Kliknite zaCistanche DHT za pamćenje

Omnibus ANOVA preko zadatka odmora i kodiranja – za usporedbu povezivanja odmora s povezivanjem pozadinskog zadatka, upotrijebili smo mjere povezivosti iz vremenskih nizova s ​​niskopropusnim filtriranjem kako bismo uskladili pretprocesiranje zadatka i odmora. Mjere povezivosti podvrgnute su istoj ANOVA-i kao što je gore navedeno, s faktorom faze zadatka koji ima tri vrijednosti (pre-kodiranje, kodiranje, post-kodiranje). Ova nam analiza omogućuje da izravno testiramo hipotezu da su obrasci povezanosti i njihov odnos s ponašanjem stabilni između zadataka i odmora. Rezultati ANOVA-e prikazani su u tablici 2, a sve vrijednosti povezanosti prikazane su na slici 4b. Od učinaka interesa, pronašli smo glavni učinak statusa modulatora, s većom povezanošću u modulatorima (M= 0.52, SD= 0.14) nego u nemodulatorima (M= 0 .32, SD= 0.21). Također smo pronašli značajnu interakciju između statusa modulatora i strukture nagrađivanja. Naknadni t-testovi s dva uzorka pokazali su da je interakcija vođena značajnim razlikama između modulatora i nemodulatora u povezanosti hipokampusa/PHC-a s ACC, MPFC, OFC i VS (svi t(22) > 2,1, p< 0.05)="" but="" not="" with="" midbrain="" (t(22)="0.90," p="0.377)." the="" effect="" of="" modulator="" status="" and="" the="" interaction="" between="" modulator="" status="" and="" reward="" structure="" were="" not="" driven="" by="" a="" median="" split="" of="" participants="" and="" were="" replicated="" when="">memorijaosjetljivost na nagradu tretirana je kao kontinuirana mjera koristeći ANCOVA (glavni učinak BRM: F(1,22)=7.13, p= 0.014, η2P= .25; BRM *interakcija strukture nagrađivanja:

F(2.80,61.58) = 3.25, p= 0.031). We found no effect of task stage and no interaction between task stage and modulator status in this analysis (both p>0.2), sugerirajući povezanost izmeđumemorijamreže nagrađivanja i njihov odnos s ponašanjem ostali su relativno stabilni u skeniranjima prije kodiranja, kodiranja i nakon kodiranja.

Sažetak nalaza ANOVA-e - I omnibus i ANOVA samo za ostale pokazali su učinak statusa modulatora namemorija-povezivost regije nagrađivanja i otkrila da učinak modulatora nije potaknut svim vezama jednako. Skup regija nagrađivanja nesrazmjerno je utjecao na ukupni učinak: povezanost ACC, OFC i VS s hipokampusom/PHC-om dosljedno se razlikovala između modulatora i nemodulatora, dok veze srednjeg mozga dosljedno nisu. Iako smo otkrili sveukupni porast povezanosti između nagrade imemorijaregije od prije kodiranja do post kodiranja u ANOVA-i samo za ostatak, nije bilo interakcija između statusa modulatora i faze zadatka ni u jednoj analizi. Ovi su rezultati u skladu s idejom da postoje stabilne individualne razlike u obrascima povezivanja mozga koji se odnose na ponašanje.

Funkcionalni odnosi među vezama

Rest-only PCA - Kako bismo istražili koje regije nagrađivanja mogu biti dio iste funkcionalne mreže, istražili smo strukturu unakrsne korelacije vrijednosti povezanosti između sudionika. Parne korelacije svih vrijednosti povezanosti temeljenih na odmoru prikazane su na slici 5a. Nakon što smo ih razdvojili na glavne komponente, pronašli smo četiri komponente koje objašnjavaju najmanje 10 posto varijance u vrijednostima povezanosti i koje su zadržane za daljnje analize (Slika 5b). Monte Carlo simulacije (sl. 6a) pokazale su da sve komponente slučajno objašnjavaju veću varijancu od očekivane (sve p< 0.01),="" except="" for="" component="" 3,="" which="" was="" marginal="" (p="0.083)." preferential="" loading="" of="" each="" reward="" region="" on="" different="" components="" was="" tested="" using="" one-way="" anova="" (fig.="">

Prva komponenta je objasnila 28,2 posto varijance u rezultatima povezivanja i učitavala se preferencijalno na ACC, OFC i VS vezama i, u manjoj mjeri, na MPFC i srednjem mozgu (jednosmjerna ANOVA, F(4,15)=3. 91, str= 0.023). Druga komponenta je objasnila 16,6 posto varijance i učitavala se prvenstveno na veze srednjeg mozga i, u manjoj mjeri, negativno na veze OFC i MPFC (jednosmjerna ANOVA, F(4,15)=38).2, p< 0.001).="" the="" third="" component="" explained="" 12.5%="" ofvariance="" and="" loaded="" comparably="" across="" all="" reward="" regions="" (one-way="" anova="" f(4,15)="0.74," p="0.580)." the="" fourth="" component="" explained="" 11.6%="" of="" variance="" and="" was="" loading="" preferentially="" on="" mpfc="" connections="" (one-way="" anova="" f(4,15)="5.26," p="0.008)." multiple="" regression="" then="" tested="" the="" relationship="" between="" the="" component="" scores="" and="" behavioral="" reward="" modulation="" across="" participants.="" the="" first="" component="" score="" significantly="" tracked="" behavioral="" reward="" modulation="" (beta="7.09," se="3.13," p="0.03)" while="" the="" remaining="" components="" did="" not="" (all="" p="">0.18). Ovi rezultati ukazuju na povezanost ACC, OFC i VS s hipokampusom/PHC-om koji variraju i zajednički pratememorijaosjetljivost na nagradu. Povezanost srednjeg mozga i MPFC-a kovariirala je u manjem stupnju s drugim regijama povezanim s nagradom i međusobno. Nadalje, komponente koje su srednji mozak i MPFC najviše opterećene nisu praćenememorijaosjetljivost na nagradu, otvarajući mogućnost da svaki od njih može biti dio funkcionalno različitih sustava.

Nedostatak diferencijacije između modulatora i nemodulatora na temelju hipokampusa/srednjeg mozga PHC-a bio je neočekivan, posebno s obzirom na to da su značajni učinci povezanosti primijećeni za druge regije povezane s nagradom u ANOVA-i i PCA-i. Dok nagrađuju modulatorne učinke na interakcije srednjeg mozga samemorijaregije prethodno dokumentirani (Gruber et al., 2016; Wolosin et al., 2012), učinak možda neće rezultirati povećanom osjetljivošću na nagradu per se. Umjesto toga, ukupne veće interakcije - bez obzira na vanjske nagrade - mogu dovesti do veće dostupnosti dopamina u hipokampusu i većemmemorijaopćenito (Duncan i sur., 2014; Lisman i sur., 2011; Tompary i sur., 2015).

To test this idea, we performed a second multiple regression with component scores as predictors but this time using overall accuracy as an outcome. The second component significantly predicted the overall accuracy across participants (beta = 0.28, SE= 0.11, p= 0.02), while the other three components did not (all p>0.5). Stoga je jasan obrazac povezanosti u stanju mirovanja, zahvaćen drugom komponentom koja se prvenstveno učitava na povezanost hipokampusa/PHC-a i srednjeg mozga, također bio relevantan za ponašanje, ali praćen u cjelinimemorijarađe negomemorijaosjetljivost na nagradu.

Omnibus PCA preko zadatka i odmora—Da bi se testirao stupanj do kojeg unakrsne korelacije mogu ostati stabilne između zadatka i odmora, drugi PCA je izveden na cijelom skupu od 30 vrijednosti povezanosti po subjektu (10 veza za svako prethodno kodiranje, kodiranje, i razdoblja nakon kodiranja). Vrijednosti povezanosti izvedene iz niskopropusno filtriranih vremenskih nizova korištene su za usklađivanje predobrade između zadataka i ostataka. Tri komponente objašnjavaju više od 10 posto varijance. Monte Carlo simulacije (slika 6a) pokazale su da samo komponente 1 i 2 slučajno objašnjavaju veću varijancu od očekivane (obje p< 0.001).="" component="" 3="" did="" not="" (p="0.8)" and="" thus="" was="" not="" considered="" further.="" the="" loadings="" of="" each="" reward="" region="" on="" the="" two="" retained="" components="" are="" presented="" in="" fig.="">

The first component explained 31.4% of the variance and showed marginal differences between loadings among reward regions (one-way ANOVA F(4,25) = 2.30, p= 0.086), with numerically greatest loadings of ACC and VS. The second component explained 18.0% of the variance and most strongly loaded on midbrain connections (F(4,25) = 4.78, p= 0.005). Multiple regression with component scores as predictors and BRM as an outcome showed that the first component was a significant predictor of Brm (beta = 2.99, SE= 1.00, p= 0.007), while the other was not (p> 0.09). A second multiple regression with the overall accuracy as an outcome did not reveal any significant effects (all p>0.2). Stoga je omnibus PCA djelomično replicirao PCA samo za ostalo. Uzeti zajedno, PCA nalazi pokazuju da: (1) su obrasci povezivanja ACC, VS i potencijalno OFC funkcionalno povezani, sa kompozitnim rezultatom povezivanja koji je najviše opterećen praćenjem ovih regijamemorijaosjetljivost na nagradu, (2) obrasci povezanosti srednjeg mozga i potencijalno MPFC-a ko-varijaju u manjoj mjeri s drugim regijama nagrađivanja i međusobno, i (3) povezanost hipokampusa/PHC-a u stanju mirovanja s srednjim mozgom može biti bolja prediktivna ukupna izvedba pamćenja nego osjetljivost pamćenja na nagradu.

Predviđanjememorijaosjetljivost na nagrađivanje od obrazaca povezivanja korištenjem strojnog učenja Gore navedeni nalazi ANOVA i PCA pokazali su da povezanost izmeđumemorijai regije povezane s nagradom praćene pojedince'memorijasensitivity to reward and that this relationship may be relatively preserved irrespective of task stage. To more directly quantify how well patterns of connectivity may differentiate between modulators and nonmodulators, we applied SVC to predict modulator status from connectivity patterns in each task stage (inputs = 10 connectivity values, outputs = modulator status). Classification accuracy that occurred with a probability of less than 0.017 (0.05/3 to correct for multiple comparisons) was considered significant. Using cross-validation, we found that classification of modulator status from connectivity patterns was reliably above chance in the pre-encoding scan (accuracy = 79.2%, p= 0.010) and the encoding scan (accuracy = 75%, p= 0.006). Classification based on the post-encoding scan was lower and not reliably different from chance (accuracy = 58.3%, p= 0.157; Fig. 7a). Although the classification accuracy based on post-encoding connectivity did not reach significance, we did not find evidence that the probability of misclassification would be reliably greater at post-encoding compared to pre- encoding or encoding task stages (both χ2 < 2.1, p> 1.5).

Kako bi se potvrdilo da uspješna klasifikacija ne ovisi o tretiranju modulacije nagrađivanja kao dihotomizirane varijable, proveden je ε-SVR za predviđanje bihevioralne modulacije nagrađivanja kao kontinuirane mjere. U skladu s nalazima SVC-a, unakrsno validirani SVR otkrio je povezanost izmeđumemorijai područja nagrađivanja pouzdano predviđaju BRM tijekom skeniranja kodiranja (r= 0.51, p= 0.010) i marginalno predviđaju tijekom skeniranja ostatka prije kodiranja (r= 0.46, p= 0.024). SVR za povezanost nakon kodiranja nije dosegao značaj (r= 0.35, p= 0.098; slika 7b).

Komplementarne analize povezanosti

Korelacije između promjena povezanosti i ponašanja—iako nismo pronašli interakcije između faze zadatka i modulacije nagradememorijau ANOVA-i samo za ostatak, promjenjiv odnos između povezanosti i ponašanja može se bolje opisati korelacijom povećanja povezanosti izazvanog zadatkom s ponašanjem (Gruber i sur., 2016.; Murty i sur., 2017.; Tambini i sur., 2010). Kako bismo testirali učinak povećanja povezanosti na ponašanje, proveli smo istraživačke korelacije između povećanja povezanosti prije i nakon te BRM-a i ukupne točnosti (Tablica 3). Ništa odmemorija- reward ROI connections predicted BRM (all p> 0.15, uncorrected for multiple comparisons) nor overall cued recall rates (all uncorrected p>0.05). Postojala je marginalna korelacija između povezanosti PZZ-a srednjeg mozga i ukupne točnosti (r=0.40, p= 0.052), pružajući djelomičnu replikaciju prethodnih izvješća o ponašanju praćenja promjena povezanosti srednjeg mozga (Duncan et al. ., 2014.; Gruber i sur., 2016.).

Prednje i stražnje razlike unutar hipokampusa — Funkcionalne razlike između prednjeg i stražnjeg hipokampusa testirane su u 3 (faza zadatka) × 2 (hipokampus ROI: prednji, stražnji) × 5 (nagradni ROI) ponovljenim mjerenjima ANOVA sa statusom modulatora kao među- faktor predmeta. Rezultati za ANOVA prikazani su u tablici 4, a sve veze prikazane su na slici 8. Pronašli smo glavni učinak statusa modulatora, što ukazuje da se prati povezanost hipokampusa s nagradnim regijamamemorijaosjetljivost na nagradu. Također smo pronašli značajnu interakciju između ROI-ja za nagrađivanje i hipokampalne podjele, što ukazuje da su prednji i stražnji hipokampus prvenstveno povezani s različitim regijama nagrađivanja. Od glavnog interesa bile su interakcije između podjele hipokampusa i statusa modulatora koji bi ukazivali da prednji i stražnji dijelovi hipokampusa različito predviđaju modulaciju nagrađivanja pamćenja. Međutim, sve interakcije koje su uključivale status modulatora i hipokampalni ROI kao čimbenike nisu bile značajne (sve F< 1.5,="" p="">0.3), ne pružajući dokaze za takvu disocijaciju.

As the last analysis, we tested whether connectivity increases from pre-to post-encoding rest may be differentially related to behavior for the anterior and posterior hippocampus. Thus, we correlated BRM with post-pre connectivity changes in each connection, separately for the anterior and posterior hippocampus. No significant correlations were found (all |r| < 0.32, all p> 0.05).

Rasprava

Trenutna studija mjerila je funkcionalnu povezanost izmeđumemorijai regije nagrađivanja prije, tijekom i nakon zadatka kodiranja novčanog poticaja. Koristeći standardne pristupe i pristupe strojnog učenja, uočili smo da povezanost hipokampusa i PZZ-a s regijama povezanim s nagrađivanjem prati individualne razlike u osjetljivosti pamćenja na nagrađivanje. Taj je učinak različito potaknut podskupom područja nagrađivanja: obrasci povezivanja ACC, OFC i VS zajedno su varirali među sudionicima i dosljedno su predviđali individualne razlike u modulaciji nagrađivanja memorije. Povezanost srednjeg mozga s hipokampusom i PHC-om nije bila povezana s osjetljivošću pamćenja na nagradu, a povezanost MPFC-a s regijama pamćenja varirala je u različitim analizama. Odnos između povezanosti i modulacije nagrađivanja memorije bio je prisutan prije kodiranja i tijekom kodiranja, sa slabijim, ali ne i pouzdano različitim učincima tijekom odmora nakon kodiranja. Sveukupna povezanost između područja memorije i nagrađivanja porasla je od ostatka prije do stanja nakon kodiranja, ali promjene povezanosti nisu bile značajno povezane s ponašanjem. Ovi rezultati pokazuju stabilne individualne razlike u intrinzičnoj komunikaciji između pamćenja i regija povezanih s nagrađivanjem koje prate individualne razlike u modulaciji nagrađivanja pamćenja.

Nadalje, rezultati impliciraju širi skup regija povezanih s nagradommemorijamodulacija nagradom nego što je prethodno razmatrano.

Teorijske perspektive su naglasile ulogu srednjeg mozga, i donekle VS, umemorijamodulacija nagradom (Lisman & Grace, 2005). Središnji nalaz trenutne studije je da je povezanost regija nagrađivanja VS, ACC i OFC s hipokampusom i PHC-om povezana sa stupnjem do kojeg je nagrada utjecala na pamćenje pojedinaca. Uloga VS u modulaciji pamćenja nagrađivanja predviđena je trenutnim modelima koji pretpostavljaju da VS integrira i prenosi signale dopamina iz hipokampusa u srednji mozak (Lisman & Grace, 2005.). Prethodna studija o kodiranju motiviranom nagradom otkrila je univarijatnu aktivaciju u VS-u kovarijantnu s hipokampusom i PHC-om, dodatno prateći utjecaj nagrade na pamćenje (Adcock et al., 2006.). Naša je studija, međutim, prva koja pokazuje povezanost između VS-a, zajedno s OFC-om i ACC-om, a memorijski centri u hipokampusu i PHC-u predvidjeli su pojedinačne razlike u modulaciji nagrađivanja memorije, bez obzira na to kada je povezanost mjerena. Zanimljivo je da se pozadinska VS-hipokampalna povezanost također opaža u proceduralnom učenju kada se proceduralno učenje nagrađuje (Hamann, Dayan, Hummel i Cohen, 2014.). Dakle, dok tradicionalni pogled na višestruke sustave pamćenja postulira podjelu rada između hipokampusa, koji podržava deklarativno pamćenje, i striatuma, koji podržava proceduralno pamćenje (Squire, 1992.), može postojati visok stupanj interakcije između ovih sustava koji podržavaju i epizodno pamćenje i proceduralno učenje (Doll, Shohamy i Daw, 2015; Hamann i sur., 2014; Kafkas i Montaldi, 2015; Wimmer, Daw i Shohamy, 2012).

Naša je studija također uključila dva područja nagrađivanja koja prethodno nisu razmatrana u kontekstu učenja motiviranog nagrađivanjem – OFC i ACC – koja su pokazala slične profile kao VS. Iako je novina u području modulacije nagradamemorija, prethodni rad je izvijestio o povezanosti hipokampusa s ventromedijalnim/orbitofrontalnim regijama u različitim kontekstima učenja (Gluth, Sommer, Rieskamp i Büchel, 2015; Ranganath, Heller, Cohen, Brozinsky i Rissman, 2005; Tsukiura i Cabeza, 2008; Zeithamova, Dominick i Preston, 2012). Na primjer, pozadinska povezanost hipokampusa i OFC-a obrnuto prati prijenos naučenih nagrada na povezana iskustva (Gerraty et al., 2014.). U paradigmi senzornog preduvjetovanja, sudionici su kodirali parove lice-lice, a zatim su obučeni povezivati ​​dobitak, gubitak ili nikakvu vrijednost s jednim od lica. Hipokampalna-OFC povezanost bila je u negativnoj korelaciji s prijenosom, što znači da su sudionici s jačom povezanošću pokazali manju tendenciju proširenja naučene nominalne vrijednosti na povezana lica. Dakle, iako je uloga interakcija izmeđumemorijaregije i OFC mogu varirati ovisno o specifičnom zadatku, naša studija konvergira s prethodnim radom kako bi pokazala da je vjerojatnije da će sudionici s većom povezanošću hipokampusa i OFC-a razlikovati događaje na temelju svojih eksplicitno dodijeljenih vrijednosti.

Funkcionalna važnost ACC-a umemorijakod ljudi je trenutno manje shvaćen. Tijekom odmora, ACC pokazuje funkcionalnu povezanost s hipokampusom i PZZ-om (Cao i sur., 2014.; Margulies i sur., 2007.). Kod glodavaca, ACC je uključen u konsolidaciju naučenih asocijacija u dugoročnememorija, pokazujući koordinirane stanične promjene s hipokampusom (Wang, Tse i Morris, 2012; Weible, Rowland, Monaghan, Wolfgang i Kentros, 2012). Ovdje je povezanost ACC, OFC i VS s hipokampusom i PHC-om varirala između sudionika. Iako je ranije prijavljena intrinzična, koordinirana aktivnost između hipokampusa, ventralnog striatuma i OFC-a (Gerraty et al., 2014; Kahn & Shohamy, 2013), naši podaci impliciraju da ACC može sadržavati funkcionalnu mrežu s VS i OFC.

Iako ACC i OFC mogu pokazivati ​​različite funkcije u nekim zadacima (Luk & Wallis, 2013.), ACC, OFC i VS svi dijele slične funkcije tijekom obrade nagrađivanja, kao što je praćenje očekivanih vrijednosti i ishoda nagrađivanja (Amiez i sur., 2006.; Bialleck i sur., 2011; Knutson, Taylor, Kaufman, Peterson i Glover, 2005; Yan i sur., 2016) i signaliziranje vrijednosti izbora (Boorman, Behrens, Woolrich i Rushworth, 2009; Rogers i sur., 2004; Strait, Blanchard i Hayden, 2014). Zajedno, ove regije mogu služiti za promicanje motivacijski istaknutih ponašanja ili potiskivanje motivacijski irelevantnih ponašanja (Hare, O'Doherty, Camerer, Schultz i Rangel, 2008; Kaping, Vinck, Hutchison, Everling i Womelsdorf, 2011; Nieuwenhuis i Takashima, 2011 ; O'Doherty, 2011.; Walton, Chau i Kennerley, 2015.). Veće pozadinske interakcije hipokampusa i PHC-a s ACC, OFC i VS mogu odražavati veću dostupnost signala nagrade zamemorijastrukture, što rezultira pojačanom modulacijommemorijanagradom u našoj paradigmi. Iako će jedinstveni doprinos svake regije zahtijevati daljnja ispitivanja njihovih pojedinačnih uloga u motiviranom učenju, naši podaci pružaju nekoliko novih uvida u njihove funkcionalne interakcije.

Neočekivani aspekt trenutačnih podataka bio je odnos u obliku slova U između vrijednosti nagrade imemorijapronađen u fMRI uzorku. Iako je ovaj nalaz bio neočekivan i nije ponovljen u pratećem uzorku ponašanja, neurobiološki je vjerojatan. Odgovori na nagradu u obliku slova U identificirani su u medijalnom frontalnom i medijalnom orbitofrontalnom korteksu (Elliott et al., 2003.): posebno regije, kao što su ACC i VS, signaliziraju pogrešku u predviđanju nagrade ili neslaganje između očekivanog i doživljenog nagrade (Abler, Walter, Erk, Kammerer i Spitzer, 2006; Fiorillo, Tobler i Schultz, 2003; Montague, Dayan i Sejnowski, 1996; Silvetti, Seurinck i Verguts, 2011). Ovi signali ne odražavaju apsolutnu vrijednost gubitaka i dobitaka, već relativnu vrijednost, fleksibilno skalirajući oko očekivane referentne točke (Seymour & McClure, 2008; Tobler, Fiorillo, & Schultz, 2005). U trenutnom zadatku, pokušaji s novčićima možda su poslužili kao referentni uvjet, s pokušajima u dolarima koji se percipiraju kao nagrada, a pokušaji s novčićima kao relativni gubici. Značajnost gubitaka i dobitaka može utjecati na izvedbu (Bartra i sur., 2013.; Shigemune i sur., 2014.), što se očituje kao U-oblik u točnosti prisjećanja u svim uvjetima nagrađivanja. Uzeti zajedno, učinci nagrade na pamćenje mogu odražavati utjecaj signala pogreške predviđanja nagrade na kodiranje, koje može biti nelinearne prirode.

Suprotno prethodnim studijama, nismo pronašli vezu između povezanosti hipokampusa i srednjeg mozga i modulacije nagrađivanjamemorija, čak i kada je hipokampus bio odvojen na prednji i stražnji dio (Adcock i sur., 2006; Gruber i sur., 2016; Murty i sur., 2017; Wolosin i sur., 2012). Umjesto toga, pronašli smo korelaciju između ocjene komponente iz PCA koja se prvenstveno učitava na veze srednjeg mozga i hipokampusa/PHC-a i ukupne točnosti. Iako ovaj nalaz nije očekivan apriori, on je u skladu s prijedlogom da interakcije između srednjeg mozga i medijalnih temporalnih regija nisu jedinstvene za izvana motivirane nagrade, već podržavaju kodiranje i konsolidaciju općenito (Lisman et al., 2011.). U skladu s ovim gledištem, pokazalo se da međumozak stupa u interakciju s hipokampusom u zadacima kodiranja koji ne uključuju nagradu (Duncan et al., 2014; Zeithamova, Manthuruthil i Preston, 2016), s obje pozadinske povezanosti tijekom kodiranja (Duncan et al. sur., 2014.) i povezanost ostatka nakon kodiranja (Tompary et al., 2015.) prateći asocijativno pamćenje. Naši nalazi sugeriraju da povezanost srednjeg mozga tijekom kodiranja motiviranog nagradom može biti relevantnija za ukupnu asocijativnu memoriju od modulacije memorije nagradom i potencijalno igra posebnu funkcionalnu ulogu u memoriji iz drugih regija povezanih s nagradom.

Valja napomenuti relativno kratko kašnjenje između kodiranja i testiranja u našoj paradigmi koje također može utjecati na obrazac promatranih učinaka srednjeg mozga. Povezano s nagradommemorijaučinci su dokumentirani tijekom neposrednih ispitivanjamemorija(Gruber i sur., 2016.; Wolosin i sur., 2012., 2013.), ali se čine jačima nakon konsolidacije preko noći (Patil, Murty, Dunsmoor, Phelps i Davachi, 2017.; Tompary i sur., 2015.; Wittmann i sur., 2005. ). Odgođeni učinak nagrade namemorijasmatra se da izvedba odražava poboljšanje procesa konsolidacije ovisnih o dopaminu nagradama (Lisman et al., 2011.). Prema tome, dok su interakcije srednjeg mozga s hipokampusom i PHC-om predviđale sveukupno pamćenje u našoj paradigmi, moguće je da bi se primijetio dodatni doprinos srednjeg mozga konsolidaciji poboljšanoj nagradom da je prisjećanje izvršeno nakon isteka 24-satnog intervala.

Jedno područje nagrađivanja koje nije pokazalo dosljedan odnos prema ponašanju u našoj paradigmi bio je MPFC. Povezivanje s MPFC-om bilo je predvidljivomemorijaosjetljivost na nagradu u omnibus ANOVA-i za odmor i zadatak, ali odnos prema ponašanju nije se ponovio u drugim analizama. Iako su prefrontalne nagradne regije kao što su OFC i MPFC prostorno proksimalne i često se razmatraju zajedno, rezultati PCA pokazuju da mogu sudjelovati u djelomično različitim mrežama. Uvjerljivija karakterizacija uloge MPFC-a u motiviranom kodiranju imemorija, općenito, čeka buduće studije.

Uz impliciranje šireg skupa područja nagrađivanja u motiviranom kodiranju nego što se ranije smatralo, drugi ključni doprinos naše studije je novi dokaz za hipotezu o otisku prsta povezanosti (Finn et al., 2015; Gratton et al., 2018). Mjereći obrasce povezanosti prije, tijekom i nakon motiviranog kodiranja, otkrili smo da individualne razlike u modulaciji nagrađivanjamemorijabili su predviđeni povezanošću izmeđumemorijai regije nagrađivanja, bez obzira na to kada je povezanost mjerena. Iako je povezanost nakon kodiranja bila manje dosljedno povezana s ponašanjem, nismo pronašli pouzdane razlike u predvidljivosti ponašanja između faza zadatka. Ovi su rezultati u skladu s nedavnim nalazima o stabilnim obrascima povezanosti i njihovom odnosu s individualnim razlikama u kogniciji (Finn i sur., 2015.; Gratton i sur., 2018.; Poole i sur., 2016.; Touroutoglou, Andreano, Barrett i Dickerson, 2015; Wang et al., 2010), novo ih proširujući na područje motivirajućeg kodiranja.

Naš fokus na stabilne, individualne razlike u povezanosti nadopunjuje druge pristupe povezivanju povezanosti s ponašanjem, uključujućimemorija. Funkcionalna povezanost u stanju mirovanja može se promijeniti u kratkom vremenskom razdoblju kao odgovor na zadatak (Tambini et al., 2010.; Urner, Schwarzkopf, Friston i Rees, 2013.), s promjenama povezanosti povezanih s učenjem koje se odnose namemorijaizvedba (Gruber i sur., 2016; Murty i sur., 2017; Tambini i sur., 2010; Urner i sur., 2013). Tijekom izvođenja zadatka, međuregionalno povezivanje može se promijeniti čak i brže, razlikujući se izmeđumemorijauvjete zadatka po redu minuta ili čak od pojedinačnog ispitivanja do pojedinačnog ispitivanja (Kafkas i Montaldi, 2015; Rissman, Gazzaley i D'Esposito, 2004; Zeithamova i sur., 2012; Zeithamova i sur., 2016). Na primjer, Kafkas i Montaldi (2015.) pokazali su da je povezanost hipokampusa i VS bila veća tijekom kodiranja neočekivanih u odnosu na očekivane podražaje. Dakle, i stabilni i promjenjivi aspekti povezanosti daju informacije relevantne za spoznaju.

Koji su aspekti povezanosti (stabilni ili inducirani zadatkom) izraženiji ili najrelevantniji za ponašanje otvoreno je pitanje (Gratton et al., 2018.), ali može ovisiti o zadatku i specifičnoj regiji. Na primjer, Gruber et al. (2016) pronašli su modulaciju nagrađivanjamemorijapovezani s promjenama povezivanja izazvanim zadatkom, dok smo otkrili da stabilni obrasci povezivanja predviđaju ponašanje. Što se tiče razlika u zadacima, Gruber et al. (2016.) studija je testirala slučajno kodirane asocijacije scena-objekt, s četiri moguće scene koje su se ponavljale mnogo puta u kodiranju. Uvijek su dvije scene bile male, a dvije visoke vrijednosti. Izvedba na testu prisilnog izbora koji postavlja pitanje koja je od četiri scene prethodno bila povezana s danim objektom (s "nesigurno ili novo" kao petom opcijom) mogla bi se stoga djelomično osloniti na pamćenje vrijednosti objekta, što je vjerojatno s obzirom da je objekt-scenamemorijabila relativno blizu slučajnosti. Nasuprot tome, ova studija je zahtijevala namjerno kodiranje parova objekata koji su jedinstveni za probu, pri čemu probna vrijednost nije bila povezana s memorandumima. Što se tiče regionalnih razlika, Gruber et al. (2016) pronašli su promjene u povezivanju srednjeg mozga koje prate ponašanje, što je djelomično preslikano u našim podacima. Nasuprot tome, pronašli smo stabilne obrasce povezivanja drugih regija povezanih s nagrađivanjemmemorijaregije koje se odnose na ponašanje. Iako su u ovom trenutku spekulativne, ove sličnosti i razlike u nalazima otvaraju novi put za ispitivanje čimbenika koji određuju koliko se stabilni naspram dinamičkih aspekta povezanosti mogu odnositi na različite aspekte kognicije.

Dodatno našim glavnim pitanjima od interesa, dodatno smo proveli eksplorativnu analizu potencijalnih funkcionalnih razlika između prednjeg i stražnjeg hipokampusa. Dok su prednje/stražnje razlike prethodno dokumentirane u različitim paradigmama pamćenja (Bowman & Zeithamova, 2018; Brunec et al., 2018; McKenzie et al., 2014; Poppenk et al., 2013), dokazi unutar domene motiviranog kodiranja rijedak je i varira. Na primjer, Murty et al. (2017.) izvijestili su o jačoj vezi između povezanosti prednjeg hipokampusa i ponašanja, dok su Wolosin i sur. (2013) pronašli su učinak modulacije nagrade u stražnjem hipokampusu. Pronašli smo prednje/stražnje razlike s obzirom na povezanost s različitim regijama nagrađivanja, međutim, odnos premamemorijaosjetljivost na nagradu bila je usporediva za prednji i stražnji hipokampus. Ove studije pokazuju da modulacija nagrađivanja pamćenja možda nije snažno disocirana duž prednje/stražnje osi.

Ukratko, trenutna studija značajno proširuje naše razumijevanje motivacijskih utjecaja namemorija, novo demonstrirajući ulogu stabilnih, individualnih razlika u povezanosti u predviđanju načina na koji pojedinacmemorijaje pod utjecajem nagrade. Rezultati također pokazuju ulogu nekoliko regija povezanih s nagradom u motiviranom kodiranju koje dosad nisu razmatrane, ističući važnost i teorijski i empirijski vođenih pristupa u razumijevanju odnosa između mozga i ponašanja. U širem smislu, rad informira trenutne teorije o funkcionalnoj diferencijaciji unutar mreže obrade nagrađivanja i donosi nove dokaze o plodonosnosti korištenja obrazaca povezanosti pojedinaca u proučavanju kognicije (Finn et al., 2015; Gratton et al., 2018).

Priznanja

Ovaj rad je podržan od strane Nacionalne znanstvene zaklade CAREER Award BCS 1056019 (ARP), NIH-NIMH R01 MH100121 (ARP) i NIH-NIMH National Research Service Award F32 MH094085 (DZ). Autori izjavljuju da nema konkurentskih financijskih interesa.