Decision-making under stress: which brain system guides choice?
Human Cognitive and Systems Neuroscience
Final Report Abstract
Für die erfolgreiche Anpassung an sich ändernde Umgebungen ist es essentiell zu Lernen, welche Handlungen kausal für bestimmte Konsequenzen verantwortlich sind. Neuere Forschung zeigt jedoch, dass es parallele Lernmechanismen gibt, von denen einige tatsächlich auf die Kontingenz von Handlung und Konsequenz fokussieren, während andere hingegen auch nicht-kontingente Konsequenzen verarbeiten, die in keinem kausalen Bezug zum Verhalten stehen. Im Gehirn werden diese Lernmechanismen durch orbitofrontale bzw. limbische Regionen vermittelt. Da bekannt ist, dass diese Regionen hochgradig sensitiv für die Wirkung von Stressmediatoren sind und es Hinweise gibt, dass Stress die Nutzung verschiedener Lernmechanismen modulieren kann, untersuchte das vorliegende Projekt, ob akuter Stress die relative Nutzung kontingenter und nichtkontingenter Lernmechanismen beeinflusst. Zu diesem Zwecke wurden gesunde Versuchspersonen einer psychosozialen Stresssituation oder aber einer Kontrollbedingung unterzogen. Die Effektivität der Stressinduktion wurde durch subjektive, autonome und hormonelle Maße belegt. Kurz nach der Experimentalmanipulation bearbeiteten die Versuchspersonen im Magnetresonanztomographen eine Entscheidungsaufgabe, in der sowohl kontingente als auch nicht-kontingente Belohnungsreize präsentiert wurden. Die Verhaltensanalysen zeigten keine Unterschiede zwischen Stress- und Kontrollgruppe in der Nutzung kontingenter vs. nicht-kontingenter Lernmechanismen. Auf neuronaler Ebene fand sich tatsächlich eine unterscheidbare neuronale Signatur kontingenter und nicht-kontingenter Lernprozesse. Während das kontingente Lernen maßgeblich mit dem Orbitofrontalcortex assoziiert war, stand das nicht-kontingente Lernen mit der Amygdala in Zusammenhang. Stress veränderte die neuronale Grundlage des Lernens. So führte Stress einerseits zu einer reduzierten Amygdalaaktivierung für der Handlung zeitlich nahe, aber nicht-kontingente Belohnungen. Andererseits steigerte Stress die Aktivierung des Caudate Nucleus und lateralen Präfrontalcortex für kontingente Belohnungen. Weitere Analysen der Hirndaten, insbesondere mit Blick auf die Konnektivität zwischen verschiedenen Hirnregionen, laufen derzeit noch. Die bereits vorliegenden Resultate zeigen, dass Stress die mit dem kontingenten und nicht-kontingenten Lernen assoziierte Hirnaktivität moduliert. Ob und unter welchen Umgebungsbedingungen diese Veränderungen verhaltensrelevant werden, muss zukünftige Forschung zeigen.
Publications
- (2018). Stressful events as teaching signals for the brain. Trends in Cognitive Sciences, 22, 475-478
Trapp, S., O'Doherty, J. P., & Schwabe, L.
(See online at https://doi.org/10.1016/j.tics.2018.03.007) - Dorsolateral prefrontal cortex enables updating of established memories. Cerebral Cortex
Kluen, L. M., Dandolo, L. C., Jocham, G., & Schwabe, L.
(See online at https://doi.org/10.1093/cercor/bhy298)
