很少有研究探讨奖励学习的神经机制在ASD尽管自闭症行为障碍的预测能力的证据。调查在ASD奖励预测错误的神经关联,对自闭症成人16和14正常控制进行了预测误差在fMRI扫描任务。结果显示更大的激活在ASD组在左paracingulate回签署预测错误和左脑岛和右额叶杆在阈值无符号预测错误。发现支持非典型神经处理奖励预测错误的ASD frontostriatal地区预测编码和奖励学习的关键。结果提供一个障碍的神经基础奖励学习,可能导致自闭症的共同特点(例如,偏执的不可预测性)。
一个bstract>最近的概念化的孤独症谱系障碍(ASD)检测了从回报的角度处理赤字,主要关注社会动机和快乐中社会和非社会回报(
奖励处理已经详细描述的评论(
孤独症患者通常证明僵化的思维模式(
虽然有越来越多的文献解决奖励学习在ASD,直接检查rp专门的自闭症的研究相对较少。rpe之间存在不匹配时发生的预期和收到的结果
有证据表明,行为和认知僵化和呆板的自闭症可能导致从典型计算预测错误
本研究的目的是评估神经反应在预测误差在ASD的任务。建模Ramnani和他的同事下班后(
临床前研究结果强烈表明背侧和腹侧纹状体(VS)处理rp (
这个协议的机构审查委员会批准了北卡罗莱纳查普希尔大学和杜克大学医学中心。所有程序都按照道德标准机构和/或国家研究委员会1964年赫尔辛基宣言及其后来的修正案或类似的道德标准。在参与之前,从所有参与者获得知情同意。
参与者与ASD招募通过自闭症研究主题注册表维护卡研究所发育障碍以及自闭症北卡罗来纳州和“孤独症代言人”的社会。正常发展的控件(TDCs)通过列表维护的招募Duke-UNC脑成像和分析中心(BIAC)。高功能自闭症参与者,定义为拥有流利的语言和非语言智商> 70。排除标准为两组包括感官缺陷或疾病,神经损伤(即历史。,head trauma, poorly controlled seizure disorder (seizure within the preceding six months), stroke, prior neurosurgery, or being under the care of a neurologist or neurosurgeon as determined by interview, diagnosis of intellectual disability, and MRI contraindications.
16个有孤独症谱系障碍的成人和16个TDCs, 18-53岁参加。ASD诊断是根据临床诊断的历史证实了通过模块4的自闭症诊断观察计划,第二版(ADOS-2;(
参与者特性(均值和标准差)。
功能性磁共振成像(fMRI)任务是预测误差的任务,学习结果的计算机任务的期望(模仿Ramnani et al。
在练习期间,参与者完成了80 -试验训练任务的版本。在这个版本中,一个线索总是奖励,其他线索不是参与者(抵消)。确保任务的理解和奖励学习,参与者实现至少90%的准确率在这之前培训版本继续功能磁共振成像研究的一部分。这样,任务是专门设计,以确保性能没有显著差异之间的ASD组和TDC组的准确性和反应时间(
在MRI扫描过程中,受试者完成两个任务。每次运行100次试验包括:50与提示与线索和50 b,在80%的试验中,cue-outcome关系是在培训版本(即相同。,没有预测错误);然而,在20%的试验中,cue-outcome关系(即是相反的培训版本。预测错误)。这导致了四个条件:结果期望的奖励,预计nonreward,意想不到的奖励,和意想不到的nonreward。前11试验扫描仪没有产生任何预测错误,以便应对加强cue-outcome配对前诱发预测错误。参与者被告知,每次他们看到(比如100美元的法案。,dur我ng a reward outcome trial), they would get points that went towards a $10 bonus. However, points would be deducted for every response they missed. At the end of the scan, participants were awarded a $20 bonus in addition to the study compensation.
参与者在ASD组完成这项研究在两个单独的访问而TDC组完成这项研究在一个访问。ASD组,第一次访问包括诊断(ADOS-2)、认知(WASI)和症状(SRS)评估。两组,包括访问两个练习扫描任务和核磁共振成像扫描。TDC集团访问两个(这一组的唯一访问)还包括完成WASI。ASD参与者收到10美元的基准利率,加上每小时10美元第一2-4-hour测试会话。在ASD参与者和访问的第二次访问TDC参与者,参与者收到了15美元的基准利率过程之外的扫描仪,+ 20美元每小时1.5小时扫描除了前面提到的20美元的奖金。
核磁共振数据获得Duke-UNC脑成像和分析中心(BIAC)通用电气(沃基肖,WI) MR750 3.0 t扫描仪配备50吨/ m梯度线圈主管和一个八路并行成像。高分辨率的t1加权解剖图像与162年获得轴向片使用FSPGR脉冲序列(TR = 8.16毫秒;TE = 3.18毫秒;FOV = 256毫米;图像矩阵= 256×256;体素的大小= 1×1×1毫米;翻转角度= 12°)用于规范化和coregistration。这种结构性图像对齐在近轴面定义的前和后连合。全脑功能图像获得使用一种循环序列(TR = 1580毫秒;TE = 30 ms; FOV = 240 mm; image matrix, 64 × 64; flip angle = 60°; voxel size, 3.75 × 3.75 × 3.80 mm; 37 axial slices). The first four volumes of each functional run were discarded to allow for steady state equilibrium.
功能数据预处理使用目前v5.0.1(牛津中心功能性磁共振成像的大脑(FMRIB),牛津大学,英国)。预处理是应用于以下步骤:(i)大脑提取non-brain删除(
重点解剖区域内的奖励制度(额叶、杏仁体、伏隔核、脑岛、丘脑、尾状核、前扣带皮层和硬膜),以前被发现功能参与奖励学习以及受损ASD (
然后我们进行了一般线性模型(GLM)使用壮举检查小组感兴趣的差异对形成鲜明对比。第一级为每个参与者进行了分析,包括共有六个解释变量,每一个都是double-gamma血流动力学响应函数的卷积。解释一个通过三个模型的正交组件意味着激活所有的事件<我nline-formula>
回归量五,我们使用无符号的一种变体预测误差(例如,松本& Hikosaka, 2009),不管大小对比预期和意想不到的结果。意想不到的结果(大型rp是积极的还是消极的)建模为正偏离均值事件激活,和预期结果(小rp是积极的还是消极的)建模为负偏差(1)(没有试验结果预测误差为零);看到(
回归量6建模所有回报结果的均值(+ 1)相对于未获得报偿的结果(1),不管结果的大小。这种回归量类似于(但不相同)SPE参数回归量。建模奖励惊喜的大小,而是它模型收到所有奖励产生相同的反应。而并不总是包括在内,我们把它来提供一个点的比较与先前的工作使用相同的任务(
平均第二级固定效应分析的对比两个每个参与者的功能运行。最后,分析的主要方法是识别集群显示一个主要集团(ASD和TDC)的影响。组级别分析共变的时代。Group-wise激活图像的计算是通过使用贝叶斯估计混合影响高级分析技术与当地FMRIB分析的混合效果(火焰1 + 2;(
没有参与者运动> 2.5毫米沿着任何六轴(即。,x, y, z,音高,偏航和滚)。也没有组织差异的六个运动参数(<我t一个lic> p我t一个lic>> . 05)。
组不缺少试验的比例不同,<我t一个lic> p我t一个lic>>。05(一个年代D<我t一个lic> 米我t一个lic>= 1.38,<我t一个lic> SD我t一个lic>= 0.01;TDC<我t一个lic> 米我t一个lic>= 1.64,<我t一个lic> SD我t一个lic>= 0.01)。分析反应时间(RTs)和任务的准确性也并没有发现集团RT和准确性的差异(<我t一个lic> p我t一个lic>> . 05)。
地址是否组织学习行为从不同选择扫描期间收集的数据,我们使用多级物流建模比较组的准确性的影响在给定试验(正确或不正确的)在随后的试验精度。在这种行为没有显著差异,<我nline-formula>
关于签署了预测误差条件(SPE (
Frontostriatal功能激活集群显示ASD > TDC voxel-wise差异分析。没有区域显示ASD < TDC差异(有关详细信息,请参阅文本)。
更大的激活在ASD组相对于TDC组在左paracingulate回期间签署了预测误差(SPE)的对比。颜色条代表z值的范围。
更大的激活在ASD组相对于TDC组在左脑岛(上面一行),在右额叶杆(底行)阈值无符号预测误差(UPE)对比。颜色条代表z值的范围。
上述结果并不重要的上下文中的纠正整个大脑voxel-wise分析。
任务之间的相关性进行了探讨准确性或RTs, SRS总t指数,ADOS-2校准严重程度评分(
本研究的目的是检查神经反应在ASD rp。我们使用功能性神经成像任务旨在评估rp和猜测,相对于TDC,孤独症患者将演示在rp frontostriatal激活降低。这个假设被告知行为和认知模式的僵化和不灵活性在ASD(例如,
尽管越来越多的神经影像学研究奖励处理ASD,却很少有研究在ASD rp:先前的研究显示hypoactivation和hyperactivation frontostriatal地区(例如,ACC, vPFC)自闭症儿童和成人在隐式和显式社会学习任务(
我们没有发现微分激活纹状体在ASD。这是令人惊讶的,因为临床前研究强烈暗示背侧和腹侧纹状体的rp (
在回应rp增加左前脑岛ASD牵连到一个大脑区域,已被证明编码在神经- rp处理不确定性的研究(
功能异常在前脑岛经常报道自闭症在许多任务上下文(
目前的研究还观察到相对hyperactivation ASD右额叶杆,一个地区涉及高阶认知操作,包括决策和规划,监测和评价奖励——和punishment-based决策
我们观察到hyperactivation左脑前叶和右额极的ASD为典型的神经处理提供证据ASD的rp的关键区域预测编码和犒赏的行为。这些发现提供了一种神经基础ASD坚持一致性等特点,可能反映了增强意识,但减少了宽容,不可预测性(
神经反应rp和泛自闭症障碍的严重程度不相关。尽管endophenotypic数据等功能磁共振成像可以提供独特的信息相对于症状措施,本研究减毒的ASD样本量检测这样的相关性。未来的研究需要更大样本更加明确地探索是否神经反应rp患者症状严重程度相关。此外,未来的工作需要与样品评估年龄在ASD rp的影响。
目前研究表明神经机制挑战容忍不可预测性和坚持同样的行为,往往是在ASD (
神经影像数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者。
目前地址玛雅g . Mosner心理学系,国际儿童医学中心,华盛顿特区20010。茉莉花的礼物地址美国沙是医学院,西弗吉尼亚大学,西弗吉尼亚州摩根城26506 - 9600。资金来源没有直接参与研究设计;收集、分析、解释数据;报告的写作;或决定提交出版的文章。
作者宣称没有利益冲突。
这项研究受到了NARSAD年轻调查员奖r·卡特McKell MH110933加布里埃尔·s·狄克特,MH109667保守党Eisenlohr-Moul。提供的援助与招聘临床转化的核心UNC智力发育障碍研究中心[HD079124]。我们致以诚挚的感谢那些参与了这项研究。
一个ck>图1:反应签署预测错误(spe,看(