Del 3: Funktionel forbindelse mellem hukommelses- og belønningscentre på tværs af opgave- og hvilespor Hukommelsesfølsomhed over for belønning

for flere oplysninger:ali.ma@wecistanche.com

Venligst klik her til del 2

Klik for atCistanche DHT til hukommelse

Omnibus ANOVA på tværs af hvile- og kodningsopgave – For at sammenligne hvile-forbindelse med baggrundsopgaveforbindelse brugte vi forbindelsesmål fra lavpassede filtrerede tidsserier til at matche opgave- og hvileforbehandlingen. Forbindelsesforanstaltninger blev indsendt til den samme ANOVA som rapporteret ovenfor, hvor opgavestadiefaktoren havde tre værdier (præ-encoding, encoding, post-encoding). Denne analyse giver os mulighed for direkte at teste hypotesen om, at forbindelsesmønstre og deres forhold til adfærd er stabile på tværs af opgaver og hvile. Resultaterne af ANOVA er rapporteret i tabel 2, og alle forbindelsesværdier er afbildet i fig. 4b. Ud fra virkningerne af interesse fandt vi en hovedeffekt af modulatorstatus med større tilslutningsmuligheder i modulatorer (M= 0.52, SD= 0.14) end ikke-modulatorer (M= 0 .32, SD= 0.21). Vi fandt også en signifikant interaktion mellem modulatorstatus og belønningsstruktur. Opfølgende to-prøve t-tests viste, at interaktionen var drevet af signifikante forskelle mellem modulatorer og ikke-modulatorer i hippocampus/PHC-forbindelse med ACC, MPFC, OFC og VS (alle 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="">hukommelsefølsomhed over for belønning blev behandlet som et kontinuerligt mål ved hjælp af ANCOVA (hovedeffekt af BRM: F(1,22)=7.13, p= 0.014, η2P= .25; BRM *belønningsstrukturinteraktion:

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), hvilket tyder på forbindelse mellemhukommelseog belønningsnetværk og dets forhold til adfærd forblev relativt stabilt på tværs af præ-encoding, encoding og post-encoding scanninger.

Sammenfatning af ANOVA-resultaterne - både omnibus- og rest-only ANOVA'er viste en effekt af modulatorstatus påhukommelse-reward region connectivity og afslørede, at modulatoreffekten ikke blev drevet af alle forbindelser lige meget. Et sæt belønningsregioner drev uforholdsmæssigt den overordnede effekt: ACC-, OFC- og VS-forbindelse med hippocampus/PHC adskilte sig konsekvent mellem modulatorer og ikke-modulatorer, hvorimod mellemhjerneforbindelser konsekvent ikke gjorde det. Mens vi fandt en samlet stigning i forbindelsen mellem belønning oghukommelseregioner fra præ-kodning til post-encoding i rest-only ANOVA, var der ingen interaktioner mellem modulatorstatus og opgavestadiet i nogen af ​​analyserne. Disse resultater er i overensstemmelse med ideen om, at der er stabile individuelle forskelle i hjerneforbindelsesmønstre, der relaterer til adfærd.

Funktionelle relationer mellem forbindelser

Rest-only PCA - For at undersøge, hvilke belønningsregioner der kan være en del af det samme funktionelle netværk, undersøgte vi krydskorrelationsstrukturen af ​​forbindelsesværdier på tværs af deltagere. Parvise korrelationer af alle hvile-baserede forbindelsesværdier er vist i fig. 5a. Efter at have adskilt dem i hovedkomponenter fandt vi fire komponenter, der forklarede mindst 10 procent af variansen i forbindelsesværdierne og blev bibeholdt til yderligere analyser (fig. 5b). Monte Carlo-simuleringer (fig. 6a) viste, at alle komponenter forklarede mere varians end forventet tilfældigt (alle 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.="">

Den første komponent forklarede 28,2 procent af variansen i forbindelsesscore og indlæses fortrinsvis på ACC-, OFC- og VS-forbindelser og i mindre grad MPFC og mellemhjernen (envejs ANOVA, F(4,15)=3. 91, s= 0.023). Den anden komponent forklarede 16,6 procent af variansen og belastede fortrinsvis på mellemhjerneforbindelser og i mindre grad negativt på OFC- og MPFC-forbindelser (envejs 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). Disse resultater indikerer ACC-, OFC- og VS-forbindelse med hippocampus/PHC samvarierer og sporer i fællesskabhukommelsefølsomhed over for belønning. Midbrain- og MPFC-forbindelse samvarierede i mindre grad med de andre belønningsrelaterede regioner og med hinanden. Ydermere sporede de komponenter, som midbrain og MPFC mest belastede, ikkehukommelsefølsomhed over for belønning, hvilket åbner muligheden for, at de hver især kan være en del af funktionelt forskellige systemer.

Manglen på differentiering mellem modulatorer og ikke-modulatorer baseret på hippocampus/PHC-midthjerne var uventet, især i betragtning af, at signifikante effekter af tilslutning blev observeret for andre belønningsrelaterede regioner i både ANOVA og PCA. Mens belønning modulerende effekter på mellemhjernens interaktioner medhukommelseregioner er blevet dokumenteret tidligere (Gruber et al., 2016; Wolosin et al., 2012), vil effekten muligvis ikke resultere i øget følsomhed over for belønning i sig selv. I stedet kan generelt større interaktioner – uanset eksterne belønninger – føre til større tilgængelighed af dopamin i hippocampus og størrehukommelsesamlet set (Duncan et al., 2014; Lisman et al., 2011; Tompary et al., 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). Således var et distinkt mønster af hviletilstandsforbindelse, fanget af den anden komponentbelastning fortrinsvis på hippocampus/PHC-midthjerneforbindelsen, også relevant for adfærd, men spores generelthukommelsehellere endhukommelsefølsomhed over for belønning.

Omnibus PCA på tværs af opgave og hvile – For at teste, i hvilken grad krydskorrelationer kan forblive stabile på tværs af opgave og hvile, blev der udført en anden PCA på hele sættet af 30 tilslutningsværdier pr. emne (10 forbindelser for hver præ-indkodning, kodning, og efterkodningsperioder). Forbindelsesværdier afledt af lavpasfiltrerede tidsserier blev brugt til at matche forbehandling på tværs af opgaver og hvile. Tre komponenter forklarede mere end 10 procent af variansen. Monte Carlo-simuleringer (fig. 6a) viste, at kun komponent 1 og 2 forklarede mere varians end forventet tilfældigt (begge 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). Således replikerede omnibus PCA delvist rest-only PCA. Samlet set indikerer PCA-resultaterne, at: (1) tilslutningsmønstre for ACC, VS og potentielt OFC er funktionelt koblede med en sammensat forbindelsesscore, der er stærkest belastet på disse områders sporinghukommelsefølsomhed over for belønning, (2) mellemhjernens og potentielt MPFC-forbindelsesmønstre samvarierer i mindre grad med de andre belønningsregioner og hinanden, og (3) hviletilstand hippocampus/PHC-midthjerne-forbindelse kan være mere forudsigende for den samlede hukommelsesydelse end hukommelsesfølsomhed over for belønning.

Forudsigehukommelsefølsomhed over for belønning fra forbindelsesmønstre ved hjælp af maskinlæring. ANOVA- og PCA-resultaterne rapporteret ovenfor viste, at forbindelse mellemhukommelseog belønningsrelaterede regioner sporede individer'hukommelsesensitivity 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).

For at verificere, at vellykket klassificering ikke afhang af at behandle belønningsmodulation som en dikotomiseret variabel, blev ε-SVR udført for at forudsige adfærdsmæssig belønningsmodulation som et kontinuerligt mål. I overensstemmelse med SVC-resultaterne afslørede krydsvalideret SVR, at forbindelsen mellemhukommelseog belønningsregioner pålideligt forudsagt BRM under indkodningsscanningen (r= 0.51, p= 0.010), og marginalt forudsagt under præ-indkodnings-hvilescanningen (r= 0.46, p= 0.024). SVR'en på post-encoding-forbindelse nåede ikke betydning (r= 0.35, p= 0.098; fig. 7b).

Supplerende tilslutningsanalyser

Korrelationer mellem forbindelsesændringer og adfærd – selvom vi ikke fandt interaktioner mellem opgavestadiet og belønningsmodulering afhukommelsei rest-only ANOVA kan et skiftende forhold mellem forbindelse og adfærd være bedre karakteriseret ved en sammenhæng mellem opgave-inducerede stigninger i forbindelse med adfærd (Gruber et al., 2016; Murty et al., 2017; Tambini et al., 2010). For at teste effekten af ​​forbindelsesstigninger på adfærd kørte vi undersøgende sammenhænge mellem stigninger i forbindelse før til post og både BRM og den overordnede nøjagtighed (tabel 3). Ingen af ​​dehukommelse- reward ROI connections predicted BRM (all p> 0.15, uncorrected for multiple comparisons) nor overall cued recall rates (all uncorrected p>0.05). Der var en marginal korrelation mellem PHC-midthjerneforbindelse og overordnet nøjagtighed (r=0.40, p= 0.052), hvilket gav en delvis replikering af tidligere rapporter om ændringer i sporingsadfærd i mellemhjerneforbindelser (Duncan et al. ., 2014; Gruber et al., 2016).

Forreste og posteriore forskelle i hippocampus – Funktionelle forskelle mellem anterior og posterior hippocampus blev testet i en 3 (opgavestadie) × 2 (hippocampus ROI: anterior, posterior) × 5 (belønning ROI) gentagne målinger ANOVA med modulatorstatus som en mellem- emner faktor. Resultaterne for ANOVA er rapporteret i tabel 4, og alle forbindelser er vist i fig. 8. Vi fandt hovedeffekten af ​​modulatorstatus, hvilket indikerer, at hippocampus-forbindelse med belønningsregioner sporeshukommelsefølsomhed over for belønning. Vi fandt også en signifikant interaktion mellem belønning ROI og hippocampus division, hvilket indikerer, at den forreste og posteriore hippocampus fortrinsvis er forbundet med forskellige belønningsregioner. Af hovedinteresse var interaktioner mellem hippocampus-deling og modulatorstatus, der ville indikere, at anteriore og posteriore dele af hippocampus differentielt forudsiger belønningsmodulation af hukommelsen. Imidlertid var alle interaktioner, der inkluderede modulatorstatus og hippocampus ROI som faktorer, ikke-signifikante (alle F< 1.5,="" p="">0.3), som ikke giver bevis for en sådan dissociation.

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).

Diskussion

Den aktuelle undersøgelse målte funktionel forbindelse mellemhukommelseog belønne regioner før, under og efter en monetær incitamentskodningsopgave. Ved at bruge både standard- og maskinlæringstilgange observerede vi, at forbindelsen mellem hippocampus og PHC med belønningsrelaterede regioner sporede individuelle forskelle i hukommelsesfølsomhed over for belønning. Denne effekt var differentielt drevet af en undergruppe af belønningsregioner: ACC-, OFC- og VS-forbindelsesmønstre samvarierede sammen på tværs af deltagere og var konsekvent forudsigelige for individuelle forskelle i belønningsmodulation af hukommelse. Midbrain-forbindelse med hippocampus og PHC var ikke relateret til hukommelsesfølsomhed over for belønning, og MPFC-forbindelsen med hukommelsesregioner varierede på tværs af analyser. Forholdet mellem tilslutning og belønningsmodulation af hukommelse var til stede før indkodning og under kodning, med svagere, men ikke pålideligt forskellige effekter under hvile efter indkodning. Samlet forbindelse mellem hukommelses- og belønningsregioner steg fra før til efterkodningshvile, men forbindelsesændringer var ikke signifikant relateret til adfærd. Disse resultater viser stabile individuelle forskelle i iboende kommunikation mellem hukommelse og belønningsrelaterede regioner, der sporer individuelle forskelle i belønningsmodulation af hukommelse.

Desuden implicerer resultaterne et bredere sæt af belønningsrelaterede regioner ihukommelsemodulering ved belønning end tidligere antaget.

Teoretiske perspektiver har understreget rollen som mellemhjernen, og til en vis grad VS, ihukommelsemodulering ved belønning (Lisman & Grace, 2005). Et centralt fund i den nuværende undersøgelse er, at forbindelsen mellem belønningsregionerne VS, ACC og OFC med hippocampus og PHC var relateret til i hvilken grad individers hukommelse blev påvirket af belønning. VS's rolle i belønningsmodulering af hukommelse forudsiges af nuværende modeller, som postulerer, at VS integrerer og videresender dopaminsignaler fra hippocampus til mellemhjernen (Lisman & Grace, 2005). En tidligere undersøgelse af belønningsmotiveret kodning fandt univariat aktivering i VS samvarieret med hippocampus og PHC, hvilket yderligere sporede belønningens indvirkning på hukommelsen (Adcock et al., 2006). Vores undersøgelse er imidlertid den første, der viser forbindelse mellem VS, sammen med OFC og ACC, og hukommelsescentre i hippocampus og PHC forudsagde individuelle forskelle i belønningsmodulation af hukommelse, uanset hvornår forbindelsen blev målt. Interessant nok observeres baggrunds-VS-hippocampal forbindelse også i proceduremæssig læring, når procedureel læring belønnes (Hamann, Dayan, Hummel, & Cohen, 2014). Mens det traditionelle syn på flere hukommelsessystemer postulerer en arbejdsdeling mellem hippocampus, der understøtter deklarativ hukommelse, og striatum, der understøtter procedurel hukommelse (Squire, 1992), kan der være en stærk grad af interaktioner mellem disse systemer, der understøtter både episodisk hukommelse og proceduremæssig læring (Doll, Shohamy, & Daw, 2015; Hamann et al., 2014; Kafkas & Montaldi, 2015; Wimmer, Daw, & Shohamy, 2012).

Vores undersøgelse implicerede også to belønningsregioner, der tidligere ikke blev overvejet i forbindelse med belønningsmotiveret læring - OFC og ACC - som viste lignende profiler som VS. Mens roman inden for belønning modulering afhukommelse, har tidligere arbejde rapporteret hippocampus forbindelse med ventromediale/orbitofrontale regioner på tværs af forskellige kontekster af læring (Gluth, Sommer, Rieskamp, ​​& Büchel, 2015; Ranganath, Heller, Cohen, Brozinsky, & Rissman, 2005; Tsukiura & Cabeza, 2008; Zeitham, 2008; Dominick, & Preston, 2012). For eksempel sporer baggrunden hippocampal-OFC-forbindelse omvendt overførslen af ​​lært belønning til relaterede oplevelser (Gerraty et al., 2014). I et sensorisk prækonditioneringsparadigme kodede deltagerne ansigt-ansigt-par og blev derefter trænet i at forbinde en gevinst, tab eller ingen værdi med et af ansigterne. Hippocampal-OFC-forbindelse var negativt korreleret med overførslen, hvilket betyder, at deltagere med stærkere forbindelse viste en mindre tendens til at udvide den lærte pålydende værdi til relaterede ansigter. Således, selvom rollen af ​​interaktioner mellemhukommelseregioner og OFC kan variere afhængigt af den specifikke opgave, vores undersøgelse konvergerer med tidligere arbejde for at vise, at deltagere med større hippocampal-OFC-forbindelse er mere tilbøjelige til at differentiere begivenheder baseret på deres eksplicit tildelte værdier.

Den funktionelle relevans af ACC ihukommelsehos mennesker er i øjeblikket mindre forstået. Under hvile demonstrerer ACC funktionel forbindelse med både hippocampus og PHC (Cao et al., 2014; Margulies et al., 2007). Hos gnavere er ACC blevet impliceret i konsolideringen af ​​lærde associationer til langsigtethukommelse, der viser koordinerede cellulære ændringer med hippocampus (Wang, Tse, & Morris, 2012; Weible, Rowland, Monaghan, Wolfgang, & Kentros, 2012). Her samvarierede ACC, OFC og VS-forbindelse med hippocampus og PHC på tværs af deltagere. Mens iboende, koordineret aktivitet mellem hippocampus, ventral striatum og OFC er blevet rapporteret tidligere (Gerraty et al., 2014; Kahn & Shohamy, 2013), implicerer vores data, at ACC kan omfatte et funktionelt netværk med VS og OFC.

Selvom ACC og OFC kan vise forskellige funktioner i nogle opgaver (Luk & Wallis, 2013), deler ACC, OFC og VS alle lignende funktioner under belønningsbehandling, såsom sporing af forventede belønningsværdier og resultater (Amiez et al., 2006; Bialleck et al., 2011; Knutson, Taylor, Kaufman, Peterson, & Glover, 2005; Yan et al., 2016) og signalerer værdien af ​​valg (Boorman, Behrens, Woolrich, & Rushworth, 2009; Rogers et al., 2004; Strait, Blanchard, & Hayden, 2014). Sammen kan disse regioner tjene til at fremme motivationsmæssigt fremtrædende adfærd eller undertrykke motiverende irrelevant adfærd (Hare, O'Doherty, Camerer, Schultz, & Rangel, 2008; Kaping, Vinck, Hutchison, Everling, & Womelsdorf, 2011; Nieuwenhuis & Takashima, 20111 ; O'Doherty, 2011; Walton, Chau, & Kennerley, 2015). Større hippocampus- og PHC-interaktioner i baggrunden med ACC, OFC og VS kan afspejle større tilgængelighed af belønningssignaler tilhukommelsestrukturer, hvilket resulterer i forbedret modulering afhukommelseved belønning i vores paradigme. Mens det unikke bidrag fra hver region vil kræve yderligere undersøgelser af deres individuelle roller i motiveret læring, giver vores data flere nye indsigter i deres funktionelle interaktioner.

Et uventet aspekt af de aktuelle data var det U-formede forhold mellem belønningsværdi oghukommelsefundet i fMRI-prøven. Selvom dette fund var uventet og ikke replikeret i den medfølgende adfærdsprøve, er det neurobiologisk plausibelt. U-formede reaktioner på belønning er blevet identificeret i de mediale frontale og mediale orbitofrontale cortex (Elliott et al., 2003): især, regioner, såsom ACC og VS, signalerer belønningsforudsigelsesfejlen eller uoverensstemmelsen mellem forventet og oplevet belønninger (Abler, Walter, Erk, Kammerer, & Spitzer, 2006; Fiorillo, Tobler, & Schultz, 2003; Montague, Dayan, & Sejnowski, 1996; Silvetti, Seurinck, & Verguts, 2011). Disse signaler afspejler ikke den absolutte værdi af tab og gevinster, men snarere den relative værdi, fleksibel skalering omkring et forventet referencepunkt (Seymour & McClure, 2008; Tobler, Fiorillo, & Schultz, 2005). I den aktuelle opgave kan dime-prøverne have fungeret som en referencebetingelse, hvor dollarprøver opfattes som belønninger og penny-prøver som relative tab. Betydningen af ​​både tab og gevinster kan påvirke ydeevnen (Bartra et al., 2013; Shigemune et al., 2014), der manifesterer sig som U-formen i genkaldelsesnøjagtighed på tværs af belønningsbetingelserne. Tilsammen kan belønningseffekter på hukommelsen afspejle indflydelsen af ​​belønningsforudsigelsesfejlsignaler på kodning, som kan være ikke-lineær af natur.

I modsætning til tidligere undersøgelser fandt vi ikke en sammenhæng mellem hippocampus-midthjerne-forbindelse og belønningsmodulation afhukommelse, selv når hippocampus var adskilt i anteriore og posteriore sektioner (Adcock et al., 2006; Gruber et al., 2016; Murty et al., 2017; Wolosin et al., 2012). Vi fandt snarere en sammenhæng mellem en komponentscore fra PCA, der fortrinsvis blev indlæst på midbrain-hippocampus/PHC-forbindelser og overordnet nøjagtighed. Selvom dette fund ikke var forventet apriori, er det i overensstemmelse med forslaget om, at interaktioner mellem midthjernen og de mediale temporale regioner ikke er unikke for eksternt motiverede belønninger, men understøtter kodning og konsolidering generelt (Lisman et al., 2011). I overensstemmelse med dette synspunkt har mellemhjernen vist sig at interagere med hippocampus i kodningsopgaver, der ikke involverer belønning (Duncan et al., 2014; Zeithamova, Manthuruthil, & Preston, 2016), med både baggrundsforbindelse under kodning (Duncan et al. al., 2014) og hvile-forbindelse efter indkodning (Tompary et al., 2015) sporing af associativ hukommelse. Vores resultater tyder på, at mellemhjerneforbindelse under belønningsmotiveret kodning kan være mere relevant for overordnet associativ hukommelse end belønningsmodulation af hukommelse og potentielt spiller en distinkt funktionel rolle i hukommelsen fra andre belønningsrelaterede regioner.

Bemærkelsesværdigt er den relativt korte forsinkelse mellem kodning og test i vores paradigme, der også kan påvirke mønsteret af observerede mellemhjerneeffekter. Belønningsrelaterethukommelseeffekter er blevet dokumenteret under umiddelbare tests afhukommelse(Gruber et al., 2016; Wolosin et al., 2012, 2013), men fremstår stærkere efter konsolidering natten over (Patil, Murty, Dunsmoor, Phelps, & Davachi, 2017; Tompary et al., 2015; Wittmann et al., 2005 ). Den forsinkede virkning af belønning påhukommelsepræstation menes at afspejle forbedring af dopaminafhængige konsolideringsprocesser ved belønninger (Lisman et al., 2011). Mens mellemhjerneinteraktioner med hippocampus og PHC forudsagde den overordnede hukommelse i vores paradigme, er det således muligt, at et yderligere mellemhjernebidrag til belønningsforøget konsolidering ville blive observeret, hvis tilbagekaldelse var blevet udført efter et 24-timers interval var gået.

En belønningsregion, der ikke viste et konsekvent forhold til adfærd i vores paradigme, var MPFC. Forbindelse med MPFC var forudsigelighukommelsefølsomhed over for belønning i omnibus ANOVA på tværs af hvile og opgave, men forholdet til adfærd gentog sig ikke i andre analyser. Selvom præfrontale belønningsregioner som OFC og MPFC er rumligt proksimale og ofte betragtes sammen, indikerer PCA-resultaterne, at de kan deltage i delvist adskilte netværk. En mere afgørende karakterisering af MPFC's rolle i motiveret kodning oghukommelse, generelt, afventer fremtidige studier.

Ud over at implicere et bredere sæt af belønningsregioner i motiveret kodning end tidligere antaget, er et andet nøglebidrag fra vores undersøgelse nyt bevis for hypotesen om tilslutningsfingeraftryk (Finn et al., 2015; Gratton et al., 2018). Ved at måle tilslutningsmønstre før, under og efter motiveret kodning fandt vi, at individuelle forskelle i belønningsmodulering afhukommelseblev forudsagt af forbindelse mellemhukommelseog belønningsregioner, uanset hvornår forbindelsen blev målt. Selvom post-encoding-forbindelse var mindre konsekvent relateret til adfærd, fandt vi ingen pålidelige forskelle i forudsigeligheden af ​​adfærd mellem opgavestadierne. Disse resultater er i overensstemmelse med de seneste resultater af stabile forbindelsesmønstre og deres forhold til individuelle forskelle i kognition (Finn et al., 2015; Gratton et al., 2018; Poole et al., 2016; Touroutoglou, Andreano, Barrett, & Dickerson, 2015; Wang et al., 2010), udvidede dem for nylig til området for motiverende kodning.

Vores fokus på stabile, individuelle forskelle i forbindelsesmuligheder supplerer andre tilgange til at koble forbindelse til adfærd, bl.a.hukommelse. Hviletilstandsfunktionel forbindelse kan ændre sig på en kort tidsskala som svar på en opgave (Tambini et al., 2010; Urner, Schwarzkopf, Friston, & Rees, 2013), med læringsrelaterede forbindelsesændringer iht.hukommelsepræstation (Gruber et al., 2016; Murty et al., 2017; Tambini et al., 2010; Urner et al., 2013). Under opgaveudførelsen kan koblingen på tværs af regioner ændre sig endnu hurtigere og skelne mellemhukommelseopgavebetingelser i størrelsesordenen minutter eller endda fra individuel forsøg til individuel forsøg (Kafkas & Montaldi, 2015; Rissman, Gazzaley, & D'Esposito, 2004; Zeithamova et al., 2012; Zeithamova et al., 2016). For eksempel viste Kafkas og Montaldi (2015), at hippocampal-VS-forbindelse var større under kodningen af ​​uventede versus forventede stimuli. Således giver både de stabile og variable aspekter af forbindelsen information, der er relevant for kognition.

Hvilke aspekter af tilslutning (stabil eller opgave-induceret) er mere udtalte eller mest relevante for adfærd er et åbent spørgsmål (Gratton et al., 2018), men kan afhænge af opgaven og den specifikke region. For eksempel har Gruber et al. (2016) fandt belønningsmodulering afhukommelserelateret til opgave-inducerede forbindelsesændringer, hvorimod vi fandt, at stabile forbindelsesmønstre forudsagde adfærd. Med hensyn til opgaveforskelle har Gruber et al. (2016) undersøgelse testede tilfældigt kodede scene-objekt associationer, med fire mulige scener gentaget mange gange på tværs af kodning. To scener var altid af lav værdi og to af høj værdi. Udførelse af en tvungen-valgstest, der spørger, hvilken af ​​de fire scener der tidligere var forbundet med et givet objekt (med "usikker eller ny" som en femte mulighed) kunne således delvist stole på at huske objektets værdi, hvilket er plausibelt givet den pågældende objektscenehukommelsevar relativt tæt på tilfældighederne. I modsætning hertil krævede den nuværende undersøgelse bevidst kodning af forsøgs-unikke objektpar, hvor prøveværdien ikke var relateret til memoranda. Med hensyn til regionale forskelle har Gruber et al. (2016) fandt forbindelsesændringer i mellemhjernen, der sporede adfærd, som delvist blev replikeret i vores data. I modsætning hertil fandt vi stabile tilslutningsmønstre i andre belønningsrelaterede regioner medhukommelseregioner at forholde sig til adfærd. Selvom det er spekulativt på nuværende tidspunkt, åbner disse fællestræk og forskelle på tværs af resultater en ny mulighed for undersøgelse af de faktorer, der bestemmer, hvordan stabile kontra dynamiske aspekter af forbindelse kan relatere til forskellige aspekter af kognition.

Supplerende til vores vigtigste spørgsmål af interesse gennemførte vi yderligere en eksplorativ analyse af potentielle funktionelle forskelle mellem den forreste og bageste hippocampus. Mens anteriore/posteriore forskelle tidligere er blevet dokumenteret i forskellige hukommelsesparadigmer (Bowman & Zeithamova, 2018; Brunec et al., 2018; McKenzie et al., 2014; Poppenk et al., 2013), er beviserne inden for domænet motiveret kodning er sparsom og varierende. For eksempel har Murty et al. (2017) rapporterede en stærkere sammenhæng mellem anterior hippocampus-forbindelse og adfærd, mens Wolosin et al. (2013) fandt en belønningsmodulationseffekt i den posteriore hippocampus. Vi fandt anteriore/posteriore forskelle med hensyn til forbindelse med distinkte belønningsregioner, men forholdet tilhukommelsefølsomhed over for belønning var sammenlignelig for den anteriore og posteriore hippocampus. Disse undersøgelser indikerer, at belønningsmodulation af hukommelse muligvis ikke er stærkt dissocieret langs den anteriore/posteriore akse.

Sammenfattende udvider den aktuelle undersøgelse betydeligt vores forståelse af motiverende påvirkninger afhukommelse, som for nylig demonstrerer rollen som stabile, individuelle forskelle i forbindelse med at forudsige, hvordan et individshukommelseer påvirket af belønning. Resultaterne viser også en rolle for flere belønningsrelaterede regioner i motiveret kodning, som ikke tidligere er blevet overvejet, hvilket fremhæver vigtigheden af ​​både teoretisk og empirisk drevne tilgange til at forstå hjerne-adfærdsforhold. Mere bredt informerer værket aktuelle teorier om funktionel differentiering inden for belønningsbehandlingsnetværket og bringer nye beviser for frugtbarheden af ​​at bruge individers forbindelsesmønstre i studiet af kognition (Finn et al., 2015; Gratton et al., 2018).

Anerkendelser

Dette arbejde blev støttet af en National Science Foundation CAREER Award BCS 1056019 (ARP), NIH-NIMH R01 MH100121 (ARP) og NIH-NIMH National Research Service Award F32 MH094085 (DZ). Forfatterne erklærer ingen konkurrerende økonomiske interesser.