חלק 3: קישוריות פונקציונלית בין מרכזי זיכרון ותגמול על פני משימות ומנוחה עקוב אחר רגישות זיכרון לתגמול

למידע נוסף:ali.ma@wecistanche.com

בבקשה, לחץ כאן לחלק 2

לחץ כדיCistanche DHT לזיכרון

Omnibus ANOVA על פני משימת מנוחה וקידוד—כדי להשוות קישוריות מנוחה לקישוריות משימות ברקע, השתמשנו במדדי קישוריות מסדרות זמן מסוננות שעברו נמוך כדי להתאים את המשימה והמנוחה מראש. אמצעי קישוריות הוגשו לאותה ANOVA כפי שדווח לעיל, כאשר לגורם שלב המשימה יש שלושה ערכים (קידוד מראש, קידוד, קידוד שלאחר). ניתוח זה מאפשר לנו לבחון ישירות את ההשערה שדפוסי הקישוריות והקשר שלהם להתנהגות יציבים לאורך משימות ומנוחה. תוצאות ה-ANOVA מדווחות בטבלה 2, וכל ערכי הקישוריות מתוארים באיור 4b. מהשפעות העניין מצאנו השפעה עיקרית של סטטוס המאפנן, עם קישוריות גדולה יותר במאפננים (M= 0.52, SD= 0.14) מאשר לא-מודולטורים (M= 0 .32, SD= 0.21). מצאנו גם אינטראקציה משמעותית בין מצב המאפנן למבנה התגמול. בדיקות t-מעקב משני מדגמים הראו שהאינטראקציה נבעה מהבדלים משמעותיים בין מאפננים ללא מאפננים בקישוריות היפוקמפוס/PHC עם ACC, MPFC, OFC ו- VS (כל 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="">זיכרוןהתייחסו לרגישות לתגמול כמדד מתמשך באמצעות ANCOVA (השפעה עיקרית של BRM: F(1,22)=7.13, p= 0.014, η2P= .25; BRM *אינטראקציה של מבנה התגמול:

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), המציע קישוריות ביןזיכרוןרשתות תגמול והקשר שלהן להתנהגות נשארו יציבים יחסית בסריקות הקדם, הקידוד והקידוד שלאחר הקידוד.

סיכום ממצאי ה-ANOVA - הן ANOVA-כלי-בוס והן-מנוחה בלבד הראו השפעה של מצב המאפנן עלזיכרוןקישוריות אזור התגמול וגילה שאפקט המאפנן לא הונע על ידי כל החיבורים באופן שווה. קבוצה של אזורי תגמול הניעו באופן לא פרופורציונלי את ההשפעה הכוללת: קישוריות ACC, OFC ו-VS עם היפוקמפוס/PHC נבדלו באופן עקבי בין מאפננים ללא-מודולטורים, בעוד שחיבורי המוח האמצעי לא עשו זאת באופן עקבי. אמנם מצאנו עלייה כללית בקישוריות בין תגמול לזיכרוןאזורים מקוד קידוד לפוסט-קידוד ב- rest-only ANOVA, לא היו אינטראקציות בין מצב המאפנן לשלב המשימה באף אחד מהניתוחים. תוצאות אלו תואמות את הרעיון שיש הבדלים אינדיבידואליים יציבים בדפוסי קישוריות מוח הקשורים להתנהגות.

יחסים פונקציונליים בין קשרים

PCA למנוחה בלבד - כדי לחקור אילו אזורי תגמול עשויים להיות חלק מאותה רשת פונקציונלית, חקרנו את מבנה המתאם ההצולב של ערכי קישוריות בין המשתתפים. מתאמים זוגיים של כל ערכי הקישוריות המבוססים על מנוחה מוצגים באיור 5a. לאחר הפרדתם למרכיבים עיקריים, מצאנו ארבעה מרכיבים שהסבירו לפחות 10 אחוז מהשונות בערכי הקישוריות ונשמרו לניתוחים נוספים (איור 5ב). סימולציות של מונטה קרלו (איור 6א) הצביעו על כך שכל הרכיבים הסבירו יותר שונות מהצפוי במקרה (כל 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.="">

הרכיב הראשון הסביר 28.2 אחוזים מהשונות בציוני הקישוריות ונטען בצורה מועדפת על חיבורי ACC, OFC ו-VS, ובמידה פחותה, MPFC והמוח האמצעי (ANOVA חד כיווני, F(4,15)=3. 91, p= 0.023). המרכיב השני הסביר 16.6 אחוזים מהשונות והועמסה עדיפות על חיבורי המוח האמצעי, ובמידה פחותה, שלילית על חיבורי OFC ו-MPFC (ANOVA חד כיווני, 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). תוצאות אלו מצביעות על קישוריות ACC, OFC ו-VS עם היפוקמפוס/PHC משתנות יחד ועוקבות במשותףזיכרוןרגישות לתגמול. קישוריות המוח האמצעית וה-MPFC השתלבה במידה פחותה עם האזורים האחרים הקשורים לתגמול ואחד עם השני. יתר על כן, הרכיבים שהמוח האמצעי וה-MPFC נטענו עליהם בצורה הכי חזקה לא עקבו אחריהםזיכרוןרגישות לתגמול, פותחת את האפשרות שכל אחד מהם יכול להיות חלק ממערכות שונות מבחינה תפקודית.

חוסר ההבחנה בין מאפננים ללא מאפננים על בסיס היפוקמפוס/PHC-המוח התיכון היה בלתי צפוי, במיוחד לאור העובדה שהשפעות משמעותיות של קישוריות נצפו עבור אזורים אחרים הקשורים לתגמול הן ב-ANOVA והן ב-PCA. בעוד תגמול השפעות מווסתות על אינטראקציות במוח התיכון עםזיכרוןאזורים תועדו בעבר (Gruber et al., 2016; Wolosin et al., 2012), ייתכן שהאפקט לא יביא לרגישות מוגברת לתגמול כשלעצמו. במקום זאת, אינטראקציות גדולות יותר באופן כללי - ללא קשר לתגמולים חיצוניים - עשויות להוביל לזמינות רבה יותר של דופמין בהיפוקמפוס.זיכרוןבסך הכל (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). לפיכך, דפוס מובהק של קישוריות במצב מנוחה, שנלכד על ידי הטעינה של הרכיב השני באופן מועדף על קישוריות ההיפוקמפוס/PHC-המוח האמצעי, היה רלוונטי גם להתנהגות אך עוקב באופן כללי.זיכרוןולאזיכרוןרגישות לתגמול.

Omnibus PCA על פני משימה ומנוחה - כדי לבדוק את המידה שבה מתאמים צולבים עשויים להישאר יציבים על פני משימה ומנוחה, בוצע PCA שני על כל הסט של 30 ערכי קישוריות לכל נושא (10 חיבורים עבור כל קידוד מראש, קידוד, ותקופות שלאחר הקידוד). ערכי קישוריות שנגזרו מסדרות זמן מסוננות במעבר נמוך שימשו כדי להתאים עיבוד מקדים בין משימות ומנוחה. שלושה מרכיבים הסבירו יותר מ-10 אחוז מהשונות. סימולציות של מונטה קרלו (איור 6א) הצביעו על כך שרק רכיבים 1 ו-2 הסבירו יותר שונות מהצפוי במקרה (שניהם 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). לפיכך, ה-omnibus PCA שיכפל חלקית את ה-rest-only PCA. ביחד, ממצאי ה-PCA מצביעים על כך ש: (1) דפוסי קישוריות של ACC, VS ו- OFC פוטנציאליים מקושרים פונקציונלית, עם ציון קישוריות מרוכב שנטען בצורה החזקה ביותר על מעקב אחר אזורים אלהזיכרוןרגישות לתגמול, (2) דפוסי קישוריות במוח התיכון ובפוטנציה ל-MPFC משתנים במידה פחותה עם אזורי התגמול האחרים ואחד עם השני, ו- (3) קישוריות ההיפוקמפוס במצב מנוחה/PHC-המוח התיכון עשויה להיות מנבאת יותר את ביצועי הזיכרון הכוללים מאשר רגישות לזיכרון לתגמול.

חיזויזיכרוןרגישות לתגמול מדפוסי קישוריות באמצעות למידת מכונה ממצאי ANOVA ו-PCA שדווחו לעיל הראו כי קישוריות ביןזיכרוןואזורים הקשורים לתגמול שעוקבים אחר אנשים'זיכרוןsensitivity 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).

כדי לוודא שסיווג מוצלח לא היה תלוי בהתייחסות לאפנון תגמול כמשתנה דיכוטומי, ε-SVR נערך כדי לחזות אפנון תגמול התנהגותי כמדד מתמשך. בהתאם לממצאי SVC, SVR שעבר אימות צולב חשף את הקישוריות ביןזיכרוןואזורי תגמול חזו בצורה מהימנה את BRM במהלך סריקת הקידוד (r= 0.51, p= 0.010), וחזו באופן שולי במהלך סריקת המנוחה שלפני הקידוד (r= 0.46, p= 0.024). ה-SVR על קישוריות שלאחר קידוד לא הגיע למשמעות (r= 0.35, p= 0.098; איור 7b).

ניתוחי קישוריות משלימים

מתאמים בין שינויים בקישוריות והתנהגות - למרות שלא מצאנו אינטראקציות בין שלב המשימה לבין אפנון תגמול שלזיכרוןב- rest-only ANOVA, קשר משתנה בין קישוריות והתנהגות עשוי להיות מאופיין טוב יותר במתאם של עליות הנגרמות על ידי משימה בקישוריות עם התנהגות (Gruber et al., 2016; Murty et al., 2017; Tambini et al., 2010). כדי לבדוק את ההשפעה של עליות קישוריות על התנהגות, הרצנו מתאמים חקרניים בין עליות קישוריות לפני-לפוסט, והן BRM והדיוק הכולל (טבלה 3). אף אחד מהםזיכרון- reward ROI connections predicted BRM (all p> 0.15, uncorrected for multiple comparisons) nor overall cued recall rates (all uncorrected p>0.05). היה מתאם שולי בין קישוריות PHC-אמצע המוח ודיוק כולל (r=0.40, p= 0.052), המספק שכפול חלקי של דיווחים קודמים על קישוריות מוח אמצע מעקב אחר התנהגות (Duncan et al. ., 2014; Gruber et al., 2016).

הבדלים קדמיים ואחוריים בתוך ההיפוקמפוס - הבדלים פונקציונליים בין ההיפוקמפוס הקדמי והאחורי נבדקו במדדים חוזרים של 3 (שלב משימה) × 2 (החזר על ההיפוקמפוס: קדמי, אחורי) × 5 (החזר על פרס תגמול) ANOVA עם מצב מאפנן בין- גורם נושאים. התוצאות עבור ANOVA מדווחות בטבלה 4, וכל החיבורים מוצגים באיור. 8. מצאנו את ההשפעה העיקרית של מצב המאפנן, המצביע על כך שהקישוריות ההיפוקמפוסית עם אזורי תגמול במעקבזיכרוןרגישות לתגמול. מצאנו גם אינטראקציה משמעותית בין החזר ROI לתגמול וחלוקה בהיפוקמפוס, מה שמצביע על כך שההיפוקמפוס הקדמי והאחורי מחובר באופן מועדף לאזורי תגמול שונים. עניין עיקרי היה אינטראקציות בין חלוקת ההיפוקמפוס לסטטוס המאפנן שיצביעו על כך שהחלקים הקדמיים והאחוריים של ההיפוקמפוס מנבאים באופן דיפרנציאלי אפנון תגמול של הזיכרון. עם זאת, כל האינטראקציות שכללו סטטוס מאפנן והחזר ROI בהיפוקמפוס כגורמים לא היו משמעותיות (כל F< 1.5,="" p="">0.3), ללא הוכחה לניתוק כזה.

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).

דִיוּן

המחקר הנוכחי מדד קישוריות פונקציונלית ביןזיכרוןותגמל אזורים לפני, במהלך ואחרי משימת קידוד תמריצים כספיים. תוך שימוש בגישות סטנדרטיות וגם בגישות למידת מכונה, ראינו שהקישוריות של ההיפוקמפוס וה-PHC עם אזורים הקשורים לתגמול עקבה אחר הבדלים אינדיבידואליים ברגישות הזיכרון לתגמול. אפקט זה הונע באופן דיפרנציאלי על ידי תת-קבוצה של אזורי תגמול: דפוסי קישוריות ACC, OFC ו-VS השתנו יחדיו בין המשתתפים והיו מנבאים באופן עקבי הבדלים אינדיבידואליים באפנון התגמול של הזיכרון. קישוריות המוח האמצעי עם ההיפוקמפוס וה-PHC לא הייתה קשורה לרגישות הזיכרון לתגמול, והקישוריות של MPFC עם אזורי זיכרון השתנתה בין ניתוחים. הקשר בין קישוריות ואפנון תגמול של הזיכרון היה קיים לפני הקידוד ובמהלך הקידוד, עם השפעות חלשות יותר אך לא שונות באופן מהימן במהלך מנוחה שלאחר הקידוד. הקישוריות הכוללת בין אזורי זיכרון ותגמול עלתה ממנוחה שלפני המנוחה לאחר הקידוד, אך שינויים בקישוריות לא היו קשורים באופן משמעותי להתנהגות. תוצאות אלו מדגימות הבדלים אינדיבידואליים יציבים בתקשורת מהותית בין זיכרון ואזורים הקשורים לתגמול העוקבים אחר הבדלים אינדיבידואליים באפנון התגמול של הזיכרון.

יתר על כן, התוצאות מרמזות על קבוצה רחבה יותר של אזורים הקשורים לתגמולזיכרוןאפנון לפי תגמול ממה שנחשב בעבר.

נקודות מבט תיאורטיות הדגישו את תפקידו של המוח האמצעי, ובמידה מסוימת VS, בזיכרוןאפנון לפי תגמול (Lisman & Grace, 2005). ממצא מרכזי של המחקר הנוכחי הוא שהקישוריות של אזורי התגמול VS, ACC ו-OFC עם ההיפוקמפוס וה-PHC הייתה קשורה למידת השפעת הזיכרון של אנשים מתגמול. התפקיד של VS באפנון תגמול של זיכרון נחבא על ידי מודלים עדכניים, המניחים כי VS משלב ומעביר אותות דופמין מההיפוקמפוס למוח התיכון (Lisman & Grace, 2005). מחקר קודם על קידוד מוטיבציית תגמול מצא שהפעלה חד-משתנית ב-VS משתלבת עם היפוקמפוס ו-PHC, ועוקבת עוד יותר אחר השפעת התגמול על הזיכרון (Adcock et al., 2006). המחקר שלנו, לעומת זאת, הוא הראשון שהראה קישוריות בין VS, במשותף עם OFC ו-ACC, ומרכזי זיכרון בהיפוקמפוס ו-PHC חזו הבדלים אינדיבידואליים באפנון התגמול של הזיכרון, ללא קשר למועד נמדדה הקישוריות. מעניין לציין כי קישוריות רקע VS-hipocampal נצפית גם בלמידה פרוצדורלית כאשר למידה פרוצדורלית מתוגמלת (Hamann, Dayan, Hummel, & Cohen, 2014). לפיכך, בעוד שתפיסת מערכות הזיכרון המרובות המסורתיות מניחה חלוקת עבודה בין ההיפוקמפוס, התומכת בזיכרון הצהרתי וסטריאטום, התומכת בזיכרון הפרוצדורלי (Squire, 1992), עשויה להיות מידה חזקה של אינטראקציות בין מערכות אלו התומכות הן בזיכרון האפיזודי והן למידה פרוצדורלית (Doll, Shohamy, & Daw, 2015; Hamann et al., 2014; Kafkas & Montaldi, 2015; Wimmer, Daw, & Shohamy, 2012).

המחקר שלנו גם הצביע על שני אזורי תגמול שלא נחשבו בעבר בהקשר של למידה מונעת תגמול - OFC ו-ACC - שהראו פרופילים דומים ל- VS. בעוד רומן בתחום אפנון תגמול שלזיכרון, עבודה קודמת דיווחה על קישוריות ההיפוקמפוס עם אזורים ונטרומדיים/אורביטו-פרונטליים על פני הקשרים שונים של למידה (Gluth, Sommer, Rieskamp, ​​& Büchel, 2015; Ranganath, Heller, Cohen, Brozinsky, & Rissman, 2005; Tsukiura & Cabeza, 2008; Zeithamova, 2008; דומיניק ופרסטון, 2012). לדוגמה, קישוריות היפוקמפוס-OFC ברקע עוקבת באופן הפוך את העברת התגמול הנלמד לחוויות קשורות (Gerraty et al., 2014). בפרדיגמה של התניה מוקדמת חושית, המשתתפים קידמו זוגות פנים-פנים ולאחר מכן אומנו לשייך רווח, הפסד או חוסר ערך לאחד מהפנים. קישוריות Hippocampal-OFC הייתה בקורלציה שלילית עם ההעברה, כלומר משתתפים עם קישוריות חזקה יותר הראו נטייה פחותה להרחיב את הערך הנקוב שנלמד לפרצופים קשורים. לפיכך, למרות התפקיד של אינטראקציות ביןזיכרוןאזורים ו-OFC עשויים להשתנות בהתאם למשימה הספציפית, המחקר שלנו מתלכד עם עבודה קודמת כדי להראות שמשתתפים עם קישוריות גבוהה יותר של היפוקמפוס-OFC נוטים יותר להבדיל בין אירועים על סמך הערכים שהוקצו להם במפורש.

הרלוונטיות התפקודית של ACC בזיכרוןבבני אדם כרגע פחות מובן. במהלך מנוחה, ACC מדגים קישוריות פונקציונלית הן עם ההיפוקמפוס והן עם PHC (Cao et al., 2014; Margulies et al., 2007). במכרסמים, ה-ACC היה מעורב בגיבוש של אסוציאציות נלמדות לטווח ארוךזיכרון, המראה שינויים תאיים מתואמים עם ההיפוקמפוס (Wang, Tse, & Morris, 2012; Weible, Rowland, Monaghan, Wolfgang, & Kentros, 2012). כאן, קישוריות ACC, OFC ו- VS עם ההיפוקמפוס וה-PHC השתתפו בין המשתתפים. בעוד שפעילות מהותית ומתואמת בין ההיפוקמפוס, הסטריאטום הגחון וה-OFC דווחה בעבר (Gerraty et al., 2014; Kahn & Shohamy, 2013), הנתונים שלנו מרמזים על כך ש-ACC עשוי להוות רשת תפקודית עם VS ו-OFC.

למרות ש-ACC ו-OFC עשויים להראות פונקציות שונות במשימות מסוימות (Luk & Wallis, 2013), ה-ACC, OFC ו-VS חולקים כולם פונקציות דומות במהלך עיבוד התגמול, כגון מעקב אחר ערכי תגמול צפויים ותוצאות (Amiez et al., 2006; Bialleck et al., 2011; Knutson, Taylor, Kaufman, Peterson, & Glover, 2005; Yan et al., 2016) ומסמנים את הערך של בחירות (Boorman, Behrens, Woolrich, & Rushworth, 2009; Rogers et al., 2004; Strait, Blanchard, & Hayden, 2014). יחד, אזורים אלה עשויים לשמש לקידום התנהגויות בולטות מבחינה מוטיבציה או לדכא התנהגויות לא רלוונטיות מבחינה מוטיבציה (Hare, O'Doherty, Camerer, Schultz, & Rangel, 2008; Kaping, Vinck, Hutchison, Everling, & Womelsdorf, 2011; Nieuwenhuis & Takashima, 201111. ; O'Doherty, 2011; Walton, Chau, & Kennerley, 2015). אינטראקציות רקע גדולות יותר של היפוקמפוס ו-PHC עם ACC, OFC ו-VS עשויות לשקף זמינות רבה יותר של אותות תגמול לזיכרוןמבנים, וכתוצאה מכך אפנון משופר שלזיכרוןעל ידי תגמול בפרדיגמה שלנו. בעוד שהתרומה הייחודית של כל אזור תדרוש בירורים נוספים לגבי תפקידיו האישיים בלמידה מונעת, הנתונים שלנו מספקים כמה תובנות חדשות לגבי האינטראקציות הפונקציונליות שלהם.

היבט בלתי צפוי של הנתונים הנוכחיים היה הקשר בצורת U בין ערך התגמול לביןזיכרוןנמצא בדגימת fMRI. אמנם ממצא זה היה בלתי צפוי ולא משוכפל במדגם ההתנהגותי הנלווה, אך הוא סביר מבחינה נוירו-ביולוגית. תגובות בצורת U לתגמול זוהו בקליפת המוח המדיאלית הקדמית והמדיאלית האורביטו-פרונטלית (Elliott et al., 2003): במיוחד, אזורים, כגון ACC ו-VS, מאותתים על שגיאת חיזוי התגמול, או על הפער בין הצפוי לחווית תגמולים (Abler, Walter, Erk, Kammerer, & Spitzer, 2006; Fiorillo, Tobler, & Schultz, 2003; Montague, Dayan, & Sejnowski, 1996; Silvetti, Seurinck, & Verguts, 2011). אותות אלה אינם משקפים את הערך המוחלט של הפסדים ורווחים אלא את הערך היחסי, בקנה מידה גמיש סביב נקודת התייחסות צפויה (Seymour & McClure, 2008; Tobler, Fiorillo, & Schultz, 2005). במשימה הנוכחית, ייתכן שניסויי הגרוש שימשו כתנאי ייחוס, כאשר ניסויים בדולרים נתפסים כתגמולים וניסויי אגורה כהפסדים יחסיים. הבולטות של ההפסדים והרווחים כאחד יכולה להשפיע על הביצועים (Bartra et al., 2013; Shigemune et al., 2014), המתבטאת כצורת U בדיוק הזכירה המרומז על פני תנאי התגמול. ביחד, השפעות תגמול על הזיכרון עשויות לשקף את ההשפעה של אותות שגיאות חיזוי תגמול על הקידוד, שעשויים להיות לא ליניאריים באופיים.

בניגוד למחקרים קודמים, לא מצאנו קשר בין קישוריות ההיפוקמפוס-המוח התיכון לבין אפנון תגמול שלזיכרון, גם כאשר ההיפוקמפוס הופרד למקטעים קדמיים ואחוריים (Adcock et al., 2006; Gruber et al., 2016; Murty et al., 2017; Wolosin et al., 2012). במקום זאת, מצאנו מתאם בין ציון רכיבים מה-PCA שנטען בצורה מועדפת על חיבורי המוח התיכון-היפוקמפוס/PHC לבין הדיוק הכולל. אף על פי שממצא זה לא היה צפוי מראש, הוא תואם את ההצעה שאינטראקציות בין המוח התיכון והאזור הטמפורלי המדיאלי אינן ייחודיות לתגמולים בעלי מוטיבציה חיצונית, אלא תומכות בקידוד ובגיבוש באופן כללי (Lisman et al., 2011). בהתאם לתפיסה זו, הוכח שהמוח האמצעי מקיים אינטראקציה עם ההיפוקמפוס במשימות קידוד שאינן כרוכות בתגמול (Duncan et al., 2014; Zeithamova, Manthuruthil, & Preston, 2016), עם קישוריות רקע במהלך הקידוד (Duncan et al. al., 2014) וקישוריות מנוחה לאחר קידוד (Tompary et al., 2015) מעקב אחר זיכרון אסוציאטיבי. הממצאים שלנו מצביעים על כך שקישוריות המוח האמצעית במהלך קידוד מוטיבציית תגמול עשויה להיות רלוונטית יותר לזיכרון האסוציאטיבי הכולל מאשר אפנון תגמול של הזיכרון, ויכול להיות שהיא ממלאת תפקיד תפקודי מובהק בזיכרון מאזורים אחרים הקשורים לתגמול.

ראוי לציין את ההשהיה הקצרה יחסית בין הקידוד לבדיקה בפרדיגמה שלנו, שעשוי גם להשפיע על דפוס ההשפעות של המוח האמצעי שנצפו. קשור לתגמולזיכרוןהשפעות תועדו במהלך בדיקות מיידיות שלזיכרון(Gruber et al., 2016; Wolosin et al., 2012, 2013) אך נראים חזקים יותר לאחר איחוד לילה (Patil, Murty, Dunsmoor, Phelps, & Davachi, 2017; Tompary et al., 2015; Wittmann et al., 2005 ). ההשפעה המושהית של התגמול עלזיכרוןביצועים נחשבים כמשקפים שיפור של תהליכי גיבוש תלויי דופמין על ידי תגמולים (Lisman et al., 2011). לפיכך, בעוד שאינטראקציות של המוח התיכון עם ההיפוקמפוס וה-PHC חזו את הזיכרון הכולל בפרדיגמה שלנו, ייתכן שתראה תרומה נוספת של המוח האמצעי לגיבוש מוגברת של תגמול אם היזכרות הייתה מבוצעת לאחר מרווח של 24-שעות.

אזור תגמול אחד שלא הראה קשר עקבי להתנהגות בפרדיגמה שלנו היה MPFC. קישוריות עם MPFC הייתה חזויהזיכרוןרגישות לתגמול ב-omnibus ANOVA על פני מנוחה ומשימה, אך הקשר להתנהגות לא השתכפל בניתוחים אחרים. למרות שאזורי תגמול פרה-פרונטלי כמו OFC ו-MPFC הם פרוקסימליים מבחינה מרחבית ולעיתים קרובות נחשבים יחד, תוצאות ה-PCA מצביעות על כך שהם עשויים להשתתף ברשתות נפרדות חלקית. אפיון חד משמעי יותר של תפקידו של MPFC בקידוד מוטיבציה וזיכרון, באופן כללי, מחכה ללימודים עתידיים.

בנוסף להערכת מערך רחב יותר של אזורי תגמול בקידוד מוטיבציה ממה שנחשב בעבר, תרומה מרכזית שנייה של המחקר שלנו היא עדות חדשה להשערת טביעת האצבע של קישוריות (Finn et al., 2015; Gratton et al., 2018). מדידת דפוסי קישוריות לפני, במהלך ואחרי קידוד מניע, מצאנו שהבדלים אינדיבידואליים באפנון התגמול שלזיכרוןנחזו על ידי קישוריות ביןזיכרוןואזורי תגמול, ללא קשר למועד נמדדה הקישוריות. למרות שהקישוריות שלאחר הקידוד הייתה קשורה פחות באופן עקבי להתנהגות, לא מצאנו הבדלים אמינים בניבוי ההתנהגות בין שלבי המשימה. תוצאות אלו תואמות את הממצאים האחרונים של דפוסי קישוריות יציבים והקשר שלהם להבדלים אינדיבידואליים בקוגניציה (Finn et al., 2015; Gratton et al., 2018; Poole et al., 2016; Touroutoglou, Andreano, Barrett, & Dickerson, 2015; Wang et al., 2010), מרחיבים אותם לאחרונה לתחום הקידוד המניע.

ההתמקדות שלנו בהבדלים יציבים ואינדיבידואליים בקישוריות משלימה גישות אחרות לקישור קישוריות להתנהגות, כוללזיכרון. קישוריות תפקודית במצב מנוחה יכולה להשתנות בטווח זמן קצר בתגובה למשימה (Tambini et al., 2010; Urner, Schwarzkopf, Friston, & Rees, 2013), כאשר שינויים בקישוריות הקשורים ללמידה מתייחסים לזיכרוןביצועים (Gruber et al., 2016; Murty et al., 2017; Tambini et al., 2010; Urner et al., 2013). במהלך ביצוע המשימה, הצימוד בין האזורים עשוי להשתנות אפילו מהר יותר, ולהבדיל ביניהםזיכרוןתנאי משימה בסדר גודל של דקות או אפילו מניסוי פרטני לניסוי פרטני (Kafkas & Montaldi, 2015; Rissman, Gazzaley, & D'Esposito, 2004; Zeithamova et al., 2012; Zeithamova et al., 2016). לדוגמה, קפקאס ומונטלדי (2015) הראו שהקישוריות ההיפוקמפוס-VS הייתה גדולה יותר במהלך הקידוד של גירויים בלתי צפויים לעומת צפויים. לפיכך, הן ההיבטים היציבים והן ההיבטים המשתנים של קישוריות מספקים מידע רלוונטי לקוגניציה.

אילו היבטים של קישוריות (יציבים או המושרים על ידי משימה) בולטים יותר או הרלוונטיים ביותר להתנהגות היא שאלה פתוחה (Gratton et al., 2018) אך עשויה להיות תלויה במשימה ובאזור הספציפי. לדוגמה, Gruber et al. (2016) מצא אפנון תגמול שלזיכרוןקשור לשינויי קישוריות שנגרמו על ידי משימות, בעוד שמצאנו שדפוסי קישוריות יציבים חזו התנהגות. לגבי הבדלי משימות, ה- Gruber et al. (2016) מחקר בדק אסוציאציות מקודדות של סצנה-אובייקט, עם ארבע סצנות אפשריות שחוזרות על עצמן פעמים רבות בקידוד. שתי סצנות היו תמיד בעלות ערך נמוך ושתיים בעלות ערך גבוה. ביצוע במבחן בחירה כפוי ששואל איזו מארבע הסצנות הייתה קשורה בעבר לאובייקט נתון (עם "לא בטוח או חדש" כאפשרות חמישית) יכולה, אם כן, להסתמך באופן חלקי על זכירת ערכו של האובייקט, וזה סביר בהתחשב בסצנת האובייקט הזה.זיכרוןהיה קרוב יחסית למקרה. לעומת זאת, המחקר הנוכחי דרש קידוד מכוון של זוגות אובייקטים ייחודיים לניסוי, כאשר ערך הניסוי אינו קשור למזכרים. לגבי הבדלים אזוריים, Gruber et al. (2016) מצאו שינויים בקישוריות במוח האמצעי שעקבו אחר התנהגות, אשר שוכפלה חלקית בנתונים שלנו. לעומת זאת, מצאנו דפוסי קישוריות יציבים של אזורים אחרים הקשורים לתגמול עםזיכרוןאזורים להתייחס להתנהגות. למרות שהם ספקולטיביים בשלב זה, המשותף וההבדלים הללו בין הממצאים פותחים דרך חדשה לחקירה לגבי הגורמים הקובעים כיצד היבטים יציבים לעומת דינמיים של קישוריות עשויים להתייחס להיבטים שונים של קוגניציה.

בנוסף לשאלות העניין העיקריות שלנו, ערכנו עוד ניתוח חקרני של הבדלים תפקודיים פוטנציאליים בין ההיפוקמפוס הקדמי והאחורי. בעוד שהבדלים קדמיים/אחוריים תועדו בעבר בפרדיגמות זיכרון שונות (Bowman & Zeithamova, 2018; Brunec et al., 2018; McKenzie et al., 2014; Poppenk et al., 2013), הראיות בתחום הקידוד המוטיבציה דלילה ומשתנה. לדוגמה, Murty et al. (2017) דיווחו על קשר חזק יותר בין קישוריות ההיפוקמפוס הקדמית והתנהגות בעוד Wolosin et al. (2013) מצאו אפקט אפנון תגמול בהיפוקמפוס האחורי. מצאנו הבדלים קדמיים/אחוריים ביחס לקישוריות עם אזורי תגמול מובהקים, עם זאת, הקשר לזיכרוןהרגישות לתגמול הייתה דומה עבור ההיפוקמפוס הקדמי והאחורי. מחקרים אלו מצביעים על כך שאפנון תגמול של הזיכרון עשוי שלא להיות מנותק חזק לאורך הציר הקדמי/אחורי.

לסיכום, המחקר הנוכחי מרחיב באופן משמעותי את ההבנה שלנו לגבי השפעות מוטיבציה עלזיכרון, הדגימה לאחרונה את התפקיד של הבדלים יציבים ואינדיבידואליים בקישוריות בחיזוי האופן שבוזיכרוןמושפע מתגמול. התוצאות גם מדגימות תפקיד עבור מספר אזורים הקשורים לתגמול בקידוד מוטיבציה שלא נשקלו בעבר, תוך הדגשת החשיבות של גישות מונחות תיאורטית ואמפירית כאחד בהבנת יחסי מוח-התנהגות. באופן רחב יותר, העבודה מיידעת תיאוריות עדכניות על בידול תפקודי ברשת עיבוד התגמול ומביאה ראיות חדשות לפוריות השימוש בדפוסי הקישוריות של אנשים בחקר הקוגניציה (Finn et al., 2015; Gratton et al., 2018).

תודות

עבודה זו נתמכה על ידי פרס National Science Foundation CAREER BCS 1056019 (ARP), NIH-NIMH R01 MH100121 (ARP), ו-NIH-NIMH National Research Award F32 MH094085 (DZ). המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.