Výňatek:

Pomocí kombinace farmakologických nástrojů a ekonomických her poskytujeme kritické důkazy o kauzálním zapojení dopaminu do lidských rovnostářských tendencí…[Tato data] mají potenciální důsledky pro naše chápání komplexní řady sociálních poruch doprovázejících neuropsychiatrické poruchy zahrnující dopaminergní dysregulaci.

Publikováno v posledním editovaném formuláři:
Curr Biol. 2015. března 30; 25(7): 912–919.
Ignacio Sáez,1,2 Lusha Zhu,3 Eric Set,1,2 Andrew Kayser,1,4,5,* a Ming Hsu1,2,*
Přejít na:

SHRNUTÍ

Rovnostářské motivy tvoří mocnou sílu při podpoře prosociálního chování a umožňují rozsáhlou spolupráci v lidském druhu [1]. Na neurální úrovni existují podstatné, i když korelační důkazy naznačující souvislost mezi dopaminem a takovým chováním [2, 3]. Zůstávají však důležité otázky týkající se specifické role dopaminu při nastavování nebo modulaci behaviorální citlivosti na prosociální zájmy. Zde pomocí kombinace farmakologických nástrojů a ekonomických her poskytujeme kritické důkazy pro kauzální zapojení dopaminu do lidských rovnostářských tendencí. Konkrétně pomocí inhibitoru katechol-O-methyltransferázy (COMT) tolkaponu pronikajícího do mozku [4, 5] jsme zkoumali kauzální vztah mezi dopaminergními mechanismy a dvěma prosociálními zájmy v jádru řady široce používaných ekonomických her: (i ) rozsah, v jakém si jednotlivci přímo cení materiální přínosy druhých, tj. štědrost, a (ii) rozsah, v jakém jsou averzní k rozdílům mezi svými vlastními a druhými, tj. nespravedlnost. Zjistili jsme, že dopaminergní augmentace prostřednictvím inhibice COMT zvýšila rovnostářské tendence u účastníků, kteří hráli rozšířenou verzi hry na diktátora [6]. Je překvapivé, že výpočetní modelování chování volby [7] odhalilo, že tolcapone má selektivní účinky na averzi k nerovnosti, a nikoli na jiné výpočetní komponenty, jako je rozsah, v jakém jednotlivci přímo oceňují materiální přínosy druhých. Tyto údaje společně vrhají světlo na kauzální vztah mezi neurochemickými systémy a lidským prosociálním chováním a mají potenciální důsledky pro naše chápání komplexní řady sociálních poruch doprovázejících neuropsychiatrické poruchy zahrnující dopaminergní dysregulaci.

Přejít na:

VÝSLEDKY

Přítomnost jiných preferencí, jako je averze k nespravedlnosti a související prosociální zájmy, je široce považována za nástroj rozvoje rozsáhlé spolupráce v lidském druhu [8, 9]. Na neurální úrovni nyní existují značné výpočtové a neurozobrazovací důkazy spojující tyto preference s aktivitou v oblastech mozku, o nichž je známo, že přijímají hojné dopaminergní projekce, zejména frontostriatální okruhy [10, 11] způsoby, které jsou v souladu s vlastnostmi kódování odměny a posilování. dopaminergní neurony [12, 13]. Navzdory těmto návrhům, stejně jako množství důkazů prokazujících mechanistické zapojení dopaminu do regulace sociálního chování v modelových organismech, však stále víme málo o specifické povaze zapojení dopaminu do lidského prosociálního chování [14, 15].

Zde jsme se těmito otázkami zabývali pomocí farmakologických a výpočetních nástrojů, abychom charakterizovali dopaminergní příspěvky k důležité třídě prosociálního chování zachyceného ekonomickými hrami [6]. Konkrétně jsme zkoumali kauzální vztah mezi dopaminergními mechanismy a dvěma prosociálními zájmy v jádru řady široce používaných ekonomických her, včetně diktátorských, ultimátních a důvěry: (i) rozsah, v jakém jednotlivci přímo oceňují materiální přínosy ostatní, tj. štědrost, a (ii) míra, do jaké jsou averzní k rozdílům mezi svými vlastními výplatami a výplatami ostatních, tj. nespravedlnost [6, 16].

Za tímto účelem jsme podali tolkapon 35 zdravým dobrovolníkům (průměrný věk 32.5; SD 9.0) za použití v rámci subjektu, randomizovaného, ​​dvojitě zaslepeného, ​​placebem kontrolovaného, ​​zkříženého designu (viz Materiály a metody). Tolkapon je lék pronikající do mozku, který zvyšuje dopaminový tonus tím, že působí jako kompetitivní antagonista katechol-O-methyltransferázy (COMT), jednoho z hlavních enzymů odpovědných za katabolismus dopaminu a ukončení signálu [17]. In vivo mikrodialýzové a voltametrické studie ukázaly, že když je tolkapon podáván samostatně, selektivně zvyšuje hladiny dopaminu s malým účinkem na norepinefrin a další monoaminergní systémy [18]. Zejména se předpokládá, že tolkapon je rozdílně účinný při zvyšování tonusu dopaminu v oblastech mozku s nízkou úrovní exprese transportéru dopaminu, zejména ve frontálním kortexu a hippocampu. V těchto oblastech představuje enzym katechol-O-methyltransferáza (COMT) významnou cestu pro ukončení dopaminového signálu degradací [17, 19], na rozdíl od oblastí, jako je striatum, kde presynaptický dopaminový transportér představuje dominantní způsob regulace dopaminu [20].

Po podání buď tolcaponu nebo placeba se každý subjekt účastnil nepřetržité verze hry Dictator s rozšířeným prostorem výběru, který nám umožnil oddělit behaviorální účinky (1) averze k nerovnosti a (2) přímé hodnoty připisované odměnám ostatních. (tj. štědrost; viz také Doplňkové metody) [21] (obr. 1; Materiály a metody). Stejně jako ve standardní hře Dictator [6] obdržel účastník v pozici diktátora nadaci sestávající z T žetony a mohl se jednostranně rozhodnout dát nějakou část To anonymnímu příjemci a zbývající část si ponechá Tsžetony (obr. 1A). Abychom oddělili příspěvky těchto dvou veličin k prosociálnímu chování, manipulovali jsme s relativní cenou a přínosem dávání v každém pokusu tím, že jsme nezávisle měnili, jakou hodnotu měl každý žeton pro diktátora (rs) a příjemce (ro) (obr. 1A). Například při směnném kurzu 3:1 by token mohl mít hodnotu 3 dolary, pokud si ho ponechá subjekt, a 1 dolar, pokud jej předá příjemci. Při kurzu 1:1 se náš úkol zredukoval na standardní hru Diktátor (obr. 1B).

Obr. 1

Experimentální paradigma

(A) Po dvojitě zaslepeném podání tolcaponu nebo placeba dostal subjekt v pozici diktátora obdarování žetony a jednostranně se rozhodl dát nějakou část anonymnímu příjemci. V každém pokusu byly relativní náklady a přínosy dárcovství manipulovány aplikací samostatných sebe a jiných multiplikačních sazeb (rs, ro) převést tokeny na výplaty pro subjekt a příjemce. Štědrost (modrá), míra, do jaké jednotlivci přímo oceňují materiální přínosy druhých, je operacionalizována jako množství peněz zaslaných příjemci, tzn. Mo = ro·To. Nespravedlnost (červená) je operacionalizována jako absolutní rozdíl mezi vlastními a ostatními výplatami, tj. |Ms-Mo| = |rs·Ts-ro·To|. (B) Relativní hodnota držených/vyměněných tokenů se lišila pokus od pokusu. Například při směnném kurzu 3:1 měl token hodnotu 3 $, pokud si jej ponechal subjekt, a 1 $, pokud byl předán příjemci (nahoře). Naproti tomu při směnném kurzu 1:3 měl token hodnotu pouze 1 $, pokud si jej ponechal subjekt, a 3 $, pokud byl dán příjemci (dole). Všimněte si, že zatímco nespravedlnost je v obou případech 2 dolary, štědrost je nižší pod směnným kurzem 3:1 než směnným kurzem 1:3.

Nejprve jsme zkoumali účinky směnného kurzu na výchozí prosociální chování ve stavu placeba. V každém pokusu jsme operacionalizovali štědrost, rozsah, v jakém si účastníci cenili odměny ostatních, jako celkovou částku peněz Mo daný příjemci, definovaný jako součin počtu tokenů To daná příjemci a hodnota každého tokenu příjemci ro, tj Mo = To·ro. Dále jsme operacionalizovali nespravedlnost jako absolutní rozdíl mezi výplatami příjemců a diktátorů, tj. |Ms-Mo| = |ro·To-rs·Ts|. V souladu s předchozími studiemi [6, 21] jsme zjistili, že zatímco množství podané příjemci monotónně rostlo s poklesem nákladů na poskytování, nespravedlnost vykazovala odpověď ve tvaru U (obr. 2A). Konkrétně průměrná částka podaná u všech subjektů byla nejvyšší při směnném kurzu 1:3, u kterého byly náklady na poskytnutí nejnižší a přínos pro příjemce nejvyšší (81.54 ± 12.51 SEM). Naproti tomu průměrná nespravedlnost byla nejnižší při směnném kurzu 1:1, kdy byly náklady na darování a přínos pro příjemce stejné (46.44 ± 9.21 SEM).

Obr. 2

(A) Štědrost, operacionalizovaná jako množství peněz poskytnutých anonymnímu příjemci, a nespravedlnost, operacionalizovaná jako absolutní rozdíl mezi vlastní a jinou platbou, měly různé závislosti na směnném kurzu. Částka daná příjemci (šedé sloupce) vykazovala monotónní vztah se směnným kurzem, takže subjekty zvyšovaly peněžní alokaci příjemci, protože náklady na zasílání peněz klesaly. Naproti tomu nespravedlnost byla minimální při směnném kurzu 1:1 a vykazovala vztah ve tvaru písmene U s ohledem na různé směnné kurzy (černé pruhy). (B) Poskytnutá částka a nespravedlnost výplat byly na individuální úrovni oddělitelné. Bodový graf ukazuje nedostatek korelace (R2 = 0.059, ns) mezi průměrným daným množstvím a nespravedlností ve všech možnostech pro každý subjekt, za výchozích podmínek (placebo).

Důležité je, že to, jak jednotlivci reagují na změny v poměru nákladů a přínosů, poskytuje klíčový pohled na relativní dopad štědrosti a averze k nespravedlnosti na výběrové chování [6, 21]. Protože jednotlivci, kteří nemají sklon k nerovnosti, dávají více ostatním, když jsou jejich vlastní zisky větší (tzv. výhodná nerovnost), ale ne, když jsou přínosy ostatních větší (nevýhodná nespravedlnost), budou přidělovat tokeny způsobem, který vyrovná zisky mezi těmito dvěma hráči napříč všemi směnnými kurzy. Naproti tomu jedinci, kteří si cení odměny druhých, ale nejsou citliví k nespravedlnosti, by měli zvýšit dárcovství, když je prospěch pro příjemce vysoký, a to i za přítomnosti nevýhodné nespravedlnosti. Celkově jsme zjistili, že částka poskytnutá příjemci nebyla významně spojena s nespravedlností výplaty na úrovni předmětu (R2=0.059; Obr. 2B) a na úrovni výběru (R2=0.0006; Obr. S1).

Poté jsme použili tolcapone, abychom prozkoumali, jak dopaminergní manipulace kauzálně ovlivňuje prosociální chování na úrovni averze k nespravedlnosti nebo štědrosti. Současné výpočty behaviorálních a neurozobrazovacích nálezů naznačují několik možných mechanismů, kterými by tolkapon mohl ovlivnit prosociální chování [2, 3, 12]. Za prvé, zapojení dopaminergních regionů do reprezentace jak sociálních odměn, tak sebeodměn [12, 16] naznačuje, že tolkapon může ovlivnit váhu, kterou přikládáme na odměny ostatních (nebo naopak na vlastní odměny). Alternativně skutečnost, že některé z těchto regionů se také zdají být citlivé na explicitní měření nerovnosti v odměňování mezi účastníky, naznačuje, že podávání tolkaponu může vést k selektivním změnám ve váze, kterou účastníci připisují nerovnosti [2, 3, 12]. Konečně je možné, že tato manipulace ovlivní oba nebo žádný z těchto procesů.

Nejprve jsme zjistili, že tolkapon neměl významný vliv na množství podané příjemci (48.03 ± 2.16 USD při placebu vs. 45.66 ± 1.91 USD při užívání tolkaponu, s párovým rozdílem 2.64 ± 2.76 USD, p=0.34, t-test párových náhodných efektů; Obr. 3A). Toto zjištění zůstalo nezměněno při operacionalizaci štědrosti založené na nákladech (30.52±3.28 tokenů při placebu versus 30.04±3.32 tokenů při tolkaponu, s párovým rozdílem 0.48±1.51, p>0.5, párový t-test náhodných účinků; viz obr. S1). Naproti tomu podávání tolkaponu vedlo k vysoce významnému průměrnému snížení celkové nespravedlnosti – z 87.08 ± 3.45 $ u placeba na 80.16 ± 3.3 $ u stavu tolkaponu – s párovým rozdílem 6.92 ± 2.43 $ (t-test párových náhodných účinků, p <0.01, obr. 3A). Podobné výsledky byly získány použitím neparametrických binomických testů, které nejsou ovlivněny rozdíly ve velikosti dotací napříč studiemi. Konkrétně změna v nespravedlnosti zůstala podle binomického testu vysoce významná (p<0.001) a změny v částce poskytnuté příjemci zůstaly nevýznamné (p>0.1).

Obr. 3

(A) Celkový účinek tolkaponu. Množství podané příjemci se mezi podmínkami tolkaponu a placeba nezměnilo (48.03 ± 2.16 $ u placeba vs. 45.66 ± 1.91 $ při tolkaponu; párový rozdíl = 2.64 ± 2.76, p = 0.34, párový náhodný t-test), ale došlo k významnému snížení nerovnosti mezi subjekty a jejich protějšky (87.08 ± 3.45 $ u placeba až 80.16 ± 3.3 $ při tolkaponu; párový rozdíl = 6.92 ± 2.43 $, t-test párových náhodných účinků, p < 0.01). (B) Změny v nespravedlnosti u pokusů, ve kterých se subjekty staly výhodnými (tj. sebe>jiná odměna, šedá) nebo nevýhodnými (sebe. Snížení výhodné i nevýhodné nerovnosti přispělo k celkovému snížení nerovnosti: výhodná nespravedlnost byla snížena z 128.36 ± 4.34 USD u placeba na 112.04 ± 4.44 USD u tolkaponu (dvoustranný t-test, p<0.01), zatímco nevýhodná nespravedlnost se změnila z $ −131±8.27 až −74.99±10.23 $ (dvoustranný t-test, p<10-4; všechny SEM). Neutrální studie, definované jako ty, ve kterých nebyly pozorovány žádné nerovnosti při podávání placeba ani tolkaponu, byly z této analýzy vyloučeny. Viz obr. S2 pro podobné výsledky po zahrnutí neutrálních studií. (C) Srovnání nerovnosti na úrovni jednotlivce u tolkaponu a placeba. Každý bod odpovídá průměrné nespravedlnosti jednoho subjektu pod placebem (x-osa) a tolcapone (y-osa). Body na diagonále představují subjekty, jejichž střední nespravedlnost byla identická mezi podmínkami tolkaponu a placeba. Body pod (nad) úhlopříčkou zbarvené modře (oranžově) představují subjekty, u kterých se průměrná nespravedlnost snížila (zvýšila) při podávání tolkaponu. Střední nespravedlnost byla vysoce stabilní napříč podmínkami (R2= 0.94), což naznačuje, že zkoumaný behaviorální rys je vysoce robustní. Nicméně nerovnost klesla u většiny subjektů ve stavu tolcapone (modrá oblast), což naznačuje, že stav chování lze upravit. (D) Změna v nerovnosti mezi subjekty. Každý sloupec představuje celkovou změnu v nespravedlnosti (tolkapon mínus placebo) pro každého jednotlivce, zprůměrovanou ze všech možností. Většina subjektů zaznamenala snížení nespravedlnosti (modré pruhy) na tolkaponu ve srovnání s výchozím chováním (placebo).

Abychom blíže prozkoumali, jak tolkapon selektivně ovlivnil nerovnost, zkoumali jsme samostatně střední změny ve výhodné a nevýhodné nerovnosti. Abychom tak učinili, zkoumali jsme potenciální změny ve studiích, ve kterých subjekty utrpěly výhodnou/nevýhodnou nerovnost napříč podmínkami (obr. 3B). Pokud podávání tolkaponu vedlo k obecnému zvýšení behaviorální citlivosti vůči nerovnosti, měli bychom očekávat snížení výhodné i nevýhodné nerovnosti. V souladu s touto hypotézou jsme zjistili, že výhodná nespravedlnost klesla z 128.36 ± 4.34 USD na 112.04 ± 4.44 USD (p<0.01, dvoustranný t-test) a nevýhodná nespravedlnost z 131 ± 8.27 USD na 74.99 ± 10.23 USD (p<10-4, dvoustranný t-test; Obr. 3B). Důležité je, že toto současné snížení obou typů nespravedlnosti napříč všemi směnnými kurzy (obr. S1) dále argumentuje proti hypotéze, že tolkapon přímo zvyšuje hodnotu odměny spojenou s výplatou ostatních, což by místo toho předpovídalo snížení výhodné nespravedlnosti a odpovídající zvýšení nevýhodné nerovnosti.

Abychom prozkoumali možnost, že podávání tolkaponu ovlivnilo konzistenci možností, vypočítali jsme index transitivity, abychom zachytili míru, do jaké volby účastníků porušily tranzitivitu při užívání i mimo drogu, kde index 1 implikuje nepřítomnost netranzitivity (viz Metody SI ). Zjistili jsme, že volby účastníků byly vysoce konzistentní v obou podmínkách (Placebo: 0.97±0.014 SEM; Tolcapone: 0.98±0.009), což svědčí o preferencích slušného chování. Navíc tolcapone neměl žádný významný vliv na konzistenci volby (p>0.1, párový t-test; obr. S2).

Dále jsme zkoumali, jak se účinky tolkaponu v našem úkolu lišily na individuální úrovni. Protože tolkapon snižoval výhodnou i nevýhodnou nerovnost, porovnávali jsme střední nespravedlnost u jednotlivých subjektů užívajících tolkapon oproti placebu. Zjistili jsme, že střední nespravedlnost v podmínkách tolkaponu i placeba silně korelovala (R2=0.94, p<10-15), ale že podávání tolkaponu vedlo k mírnému, ale systematickému nárůstu rovnostářského chování, což se projevilo jako snížení nerovnosti ve výplatě u našich účastníků (obr. 3C, D; viz obr. S2 pro analýzu změn nerovnosti mezi jednotlivými zkouškami) .

Abychom vyhodnotili robustnost našich výsledků vůči potenciálním matoucím proměnným, jako je pořadí podávání léku a placeba, pohlaví a index tělesné hmotnosti (BMI), provedli jsme opakovanou měření ANOVA zahrnující tato měření, jakož i jejich interakce se stavem léku. , jako kovariáty bez zájmu. Zjistili jsme, že žádný z těchto faktorů nemá významný vliv na chování (p > 0.1 pro všechny testy) a že účinek léku na nespravedlnost je při jejich zahrnutí robustní (p > 0.01, viz tabulka S1). Kromě toho jsme zkoumali, do jaké míry se pozorované individuální rozdíly vztahovaly k jiným moderujícím proměnným. Zejména předchozí studie naznačovaly, že účinky dopaminergních léků mohou souviset s výchozím behaviorálním stavem, takže mohou být pozorovány rozdílné účinky v závislosti na výchozí averzi k nerovnosti nebo na genotypu COMT [22]. Nenašli jsme však významný vztah mezi střední nespravedlností pod placebem a změnami nerovnosti vyvolanými tolkaponem (obr. S2) a tyto účinky se neshodovaly s genotypem COMT (obr. S3 a tabulka S1).

Nakonec jsme provedli výpočetní charakterizaci výběrového chování a formálně propojili účinky tolkaponu s matematickými modely, které spojují mozkovou aktivitu s domnělými vnitřními hodnotami, které jsou základem prosociálních akcí [2, 3, 12]. Jádrem těchto modelů je myšlenka, že lidé vnímají určité činy jako více či méně odměňující v závislosti na jejich účincích nejen na vlastní ekonomické zájmy, ale také na zájmy druhých [6, 7, 12]. To znamená, že prosociální preference slouží k modifikaci hodnoty vlastního jednání subjektu tak, aby odpovídala jeho vlivu na ostatní lidi. Konkrétně jsme podle široce používaných modelů averze k nerovnosti [6, 7] definovali subjektivní hodnotovou funkci jako:

U(MsMo) = Ms - p · α · (Ms - Mo) - q · β · (Mo - Ms),

kde Ms  a  Mo odkazují na vlastní a další výplatu, resp p  a  q jsou funkce indikátoru: p=1 pokud Ms≥Mo (výhodná nerovnost) a 0 jinak; a q=1, pokud Ms<Mo (nevýhodná nerovnost) a 0 jinak. Tím pádem, α  a  β kvantifikovat obavy z nespravedlnosti za výhodných a nevýhodných podmínek, resp. Vzhledem k zvolenému chování byl model poté kalibrován pomocí specifikace softmax s inverzním teplotním parametrem λ za použití maximální pravděpodobnosti (viz Materiály a metody).

Pomocí tohoto modelu jsme nejprve zhodnotili, do jaké míry měl tolcapone celkový účinek na preference. Konkrétně jsme na individuální úrovni porovnávali párový rozdíl v Akaike Information Criterion (AIC) mezi modelem, kde α  a  β se nechaly lišit mezi tolkaponem a placebem oproti nulovému modelu, kde α  a  β se nelišila. V souladu s našimi výsledky výše jsme zjistili, že došlo k významnému snížení AIC (průměr = -5.99, párový Wilcoxonův test p<0.05; permutační test p<0.001; viz obr. S3), což naznačuje, že umožňuje α  a  β pro různé podmínky, což výrazně lépe odpovídalo datům.

Po posouzení vhodnosti modelu jsme dále zkoumali, do jaké míry byly preference nerovnosti ovlivněny podáváním tolkaponu. Vzhledem k našemu experimentálnímu uspořádání by současné zvýšení nebo snížení citlivosti na výhodnou (α) a nevýhodnou (β) nespravedlnost bylo konzistentní s celkovým zvýšením nebo snížením averze k nespravedlnosti. Naopak změny α a β různých znaků by naznačovaly vliv na štědrost. Například zvýšení citlivosti na výhodnou nespravedlnost, ale snížení citlivosti na nevýhodnou nespravedlnost by pod tolcapone zachytilo jednotlivce, kteří si více cení přínosů ostatních, zatímco opak by charakterizoval jednotlivce, kteří si méně cení přínosů ostatních. V souladu s výše uvedenými výsledky bez modelu jsme zjistili, že tolkapon významně zvýšil α o 0.097 (z αplacebo = 0.39 až atolkapon= 0.49; bootstrap 95% CI = (0.01, 0.21)) a β o 0.17 (z βplacebo = 0.20 až βtolkapon= 0.37; bootstrap 95% CI = (0.02, 0.34)). To znamená, že subjekty ve stavu tolkaponu vykazovaly větší averzi k výhodné i nevýhodné nerovnosti (obr. 4). Navíc se nezdálo, že by tolkapon měl výrazně větší účinek na nevýhodnou nespravedlnost než na výhodnou nespravedlnost (p > 0.1, párový t-test). Naproti tomu jsme nenašli důkazy pro změnu inverzního teplotního parametru λ pod tolkaponem (λplacebo = 0.025, Atolkapon = 0.027, párový t-test p>0.5).

Obr. 4

Výpočetní charakterizace prosociálních preferencí

Účinky tolkaponu jsou zachyceny rozdíly modelových parametrů pod tolkaponem nebo placebem, kde α (β) řídí citlivost na výhodnou (nevýhodnou) nespravedlnost. Kvadranty odpovídají možným efektům z hlediska štědrosti a nespravedlnosti: zvýšená (snížená) citlivost na výhodnou i nevýhodnou nespravedlnost, zachycená pozitivními (negativními) změnami v obou α  a  β, odráží jedince se zvýšenou (sníženou) averzí k nerovnosti pod tolkaponem. Naproti tomu zvýšená citlivost na výhodnou nespravedlnost, ale snížená citlivost na nevýhodnou nespravedlnost zachycuje jedince, kteří se stali štědřejšími pod tolkaponem. Konečně opak ukazuje na jedince, kteří se stali méně štědří. Tolkapon výrazně zvýšil citlivost na obě výhodné (αtolkapon -αplacebo=0.097, párový rozdíl 95 % CI = (0.01, 0.21)) a nevýhodná nerovnost (βtolkapon-βplacebo= 0.17, párový rozdíl 95 % CI = (0.02,0.34, XNUMX)). Bílý kruh označuje odhad maximální pravděpodobnosti tolcapone efektu a menší šedé body představují odhady pseudovzorku bootstrap (materiály a metody).

Přejít na:

DISKUSE

Mechanistické zapojení dopaminergních systémů do regulace sociálního chování bylo rozsáhle studováno na modelových organismech [23, 24]. Například se ukázalo, že mezokortikolimbický dopamin je nezbytný při vytváření a udržování sociálních vazeb u řady druhů a je považován za důležitou biologickou cestu, jejímž prostřednictvím pohlavní steroidní a neuropeptidové hormony, včetně oxytocinu, uplatňují své účinky na sociální chování [25]. Na rozdíl od základnějších percepčních, kognitivních a behaviorálních procesů však existuje mnohem větší propast mezi studiemi na zvířatech založenými na molekulárních a buněčných přístupech na jedné straně a studiemi neurozobrazování na lidech na straně druhé [12, 25, 26]. Tyto rozdíly se netýkají pouze těch, které zahrnují neurální měřítko, ale také složitosti chování. Například, na rozdíl od jiných druhů, lidská praxe podrobně popisuje dělbu práce a spolupráci mezi geneticky nepříbuznými jedinci ve velkých skupinách [1, 27] a jedinci se pravidelně zapojují do nákladného odměňování a trestání jiných jedinců i v případech, kdy neexistuje individuální ekonomický prospěch [6, 16].

Zde, kombinací farmakologických nástrojů s výpočtovým modelováním důležité třídy sociálního chování zachyceného ekonomickými hrami, rozšiřujeme návrhy z předchozích studií [13, 28] a demonstrujeme klíčovou funkční vazbu mezi dopaminem a prosociálními zájmy, které řídí instrumentální sociální akce u lidí. . Konkrétně jsme zjistili, že zvýšení dopaminergního tonusu prostřednictvím inhibice COMT je dostatečné ke zvýšení chování averze k nerovnosti. Skutečnost, že k tomuto účinku došlo bez zpětné vazby o akcích účastníků, také podporuje myšlenku, že dopamin může ovlivnit hodnotící signály spojené s prosociálními akcemi, nezávisle na jeho roli při zprostředkování posilujících účinků sociálních odměn, a konkrétněji zdůrazňuje roli dopaminu v nastavení nebo modulace prosociálních preferencí. Zjistili jsme, že tolkapon má podobné účinky na jednotlivce bez ohledu na jejich počáteční postoj k nespravedlnosti. Systematické změny pod tolkaponem pozorované v našich datech naznačují, že averze k nerovnosti se zdá být silným fenotypem podobným rysům, který pravděpodobně odráží komplexní vývojové a genetické příspěvky, jejichž stav může být nicméně kauzálně ovlivněn manipulací s dopaminem – což dále podtrhuje důležitost použití vnitropředmětový design v řízení pro individuální variace základního chování.

Na výpočetní úrovni naše výsledky podporují současné modely prosociálního chování, ve kterých je nespravedlnost explicitně zastoupena na neurální úrovni a je oddělitelná od výpočtů hodnoty odměny pro sebe a ostatní [2, 3, 12]. Navíc jsou v souladu se dvěma širokými úvahami, které byly dříve navrženy pro roli dopaminu při zpracování odměn a cíleném chování [29–32]. První zahrnuje možnost, že různé složky dopaminových odpovědí nesou odlišné, behaviorálně relevantní signály v několika časových intervalech. Například u kondičních úkolů podstatné neurofyziologické důkazy naznačují, že kromě rychlé fázické dopaminové reakce na očekávanou odměnu v řádu desítek milisekund existuje pomalejší tonická reakce na riziko odměny, definovaná jako očekávaný rozptyl odměny, tj. může trvat až několik sekund [33].

Toto nezávislé kódování rizika je v našem případě obzvláště zajímavé vzhledem k hlubokému teoretickému propojení mezi rozhodováním za nejistoty a měřením nespravedlnosti [34], založené na skutečnosti, že výpočty rizika i nespravedlnosti vyžadují odhad relevantního rozdělení na výsledek. pravděpodobnosti, resp. kolísání výdělků [2]. Pokud se reakce tonického dopaminu na nespravedlnost chovají podobným způsobem jako ty, které jsou vystaveny riziku, jejich vliv na chování by mohl být také vysvětlen pomocí stejných mechanismů, o kterých se dříve předpokládalo riziko. Nejpříměji by tonický signál nespravedlnosti mohl být kombinován s fázovými signály zachycujícími oceňování sebe sama a druhých, aby vedly k chování averze vůči nerovnosti, analogicky ke kombinaci očekávané odměny a rozptylu odměny k zachycení chování u jedinců citlivých na riziko [33, 35].

Podle tohoto názoru je snížení nerovnosti pod tolkaponem odvozeno od známých účinků inhibice COMT na tonické hladiny dopaminu a následně na rovnováhu mezi fázickým a tonickým dopaminem. Konkrétně se ukázalo, že zvýšení (kortikálního) tonického dopaminu zprostředkované tolkaponem zvyšuje kortikostriatální signalizaci prostřednictvím glutamátergních projekcí [36]. Výsledná zvýšená stimulace glutamátových receptorů lokalizovaných v presynaptických dopaminergních zakončeních je zase známá tím, že současně zvyšuje uvolňování tonického dopaminu ve striatu [37] a zároveň snižuje fázový přenos dopaminu prostřednictvím aktivace presynaptických D2 autoreceptorů [36]. V rámci takového mechanismu by ztlumení fázového uvolňování dopaminu ve striatu v kombinaci se zvýšením tonické dopaminergní signalizace mohlo umožnit, aby signál nerovnosti zakódovaný dopaminergní signalizací vystoupil do popředí a vyvolalo chování averze k nerovnosti.

Alternativně je možné, že pozorované účinky nezahrnují přímou roli dopaminu v kódování nerovnosti jako takové, ale spíše odrážejí jeho modulační účinky na mozkové struktury zapojené do hodnocení nerovnosti. V souladu s touto myšlenkou předchozí neurozobrazovací studie naznačovaly, že nespravedlnost, na rozdíl od odměny sobě nebo jiným, souvisí s aktivitou v kortikálních oblastech včetně přední insuly [38], o které se předpokládá, že hraje roli v sociální normě. zpracování [39] a obsahuje vysokou hustotu dopaminových receptorů [40]. Naproti tomu je známo, že primární a sekundární odměny pro sebe a ostatní silně aktivují střední mozek a ventrální striatální oblasti [41]. V důsledku toho, pokud tolkapon selektivně zvyšuje dopaminový tonus v kortexu [5], selektivní změna nerovnosti může být produktem zesílených kortikálních reprezentací nerovnosti nebo sociálních norem [39].

Je zajímavé, že oba účty dokážou uvést do souladu rozdíly mezi našimi zjištěními a výsledky předchozí studie zahrnující podávání L-DOPA, kde bylo navrženo, že L-DOPA zvyšuje sobecké chování ve verzi hry na diktátora [15]. Zejména je známo, že L-DOPA zvyšuje jak fázové, tak tonické dopaminergní složky zvýšením presynaptické dostupnosti dopaminu [42], a toto zvýšení signalizace fázového dopaminu by mohlo umocnit relativní důležitost samoplateb. Naproti tomu kortikálně řízený tolkaponem vyvolané zvýšení tonické signalizace a snížení fázové signalizace [36] by mohlo vést k velmi odlišným vzorcům aktivity ve striatu a mozkové kůře [36, 37] a potenciálně k různému vážení sebe vůči jiným preferencím. [14, 15].

Rozlišení mezi výše uvedenými účty bude vyžadovat další experimenty, které porovnají behaviorální účinky tolkaponu s účinky farmakologických sloučenin, o kterých je na rozdíl od L-DOPA známo, že mají disociovatelné účinky na tonické a fázové uvolňování dopaminu. Například se předpokládá, že inhibitor zpětného vychytávání dopaminu methylfenidát, jako je tolkapon, vede ke zvýšení tonické dopaminové signalizace, ale ke snížení fázových odpovědí [43]. Na rozdíl od tolkaponu, o jehož přímém účinku se předpokládá, že je v kortikálních oblastech [19], se však předpokládá, že methylfenidát působí primárně ve striatu, kde je hojný přenašeč dopaminu [20]. Methylfenidát by tedy měl zvyšovat averzi k nerovnosti podobným způsobem jako tolkapon, pokud je tonický dopamin zodpovědný za přenášení „signálu nespravedlnosti“, ale neměl by zvyšovat, pokud je účinek tolkaponu na nerovnost primárně zprostředkován modulací kortikální aktivity. Budoucí experimenty využívající kombinaci farmakologických a neurozobrazovacích studií budou také užitečné při definování regionálních rozdílů v mozkové aktivitě u těchto léků. Doplňkovým způsobem by nové techniky, které přímo měří subsekundové koncentrace dopaminu v lidském mozku, mohly vrhnout světlo na relativní příspěvek tonických a fázických aspektů dopaminergní signalizace k chování [44].

V širším měřítku naše výsledky zdůrazňují potenciál kombinace farmakologických sond s formálními kvantitativními rámci pro sociální chování k řešení otázek na molekulární a genetické úrovni, takzvané „temné hmoty“ sociální neurovědy [25]. Klinicky má takový přístup důležité důsledky, protože pokrok v našem chápání neurobiologického základu sociálního chování představuje důležitý krok směrem k vývoji racionální léčby poruch zahrnujících sociální dysfunkci založené na mechanismech. Například dopaminergní dysregulace, zejména postihující prefrontální kortexy, je často doprovázena sociálními poruchami u poruch, jako je schizofrenie a závislost [37]. Zatímco však poruchy motoriky, paměti nebo emočního fungování jsou snadno rozpoznány jako symptomy závažnějších základních stavů, sociální deficity jsou často přehlíženy a špatně měřeny. Naše výsledky tak zvyšují možnost, že kvantitativní hodnocení těchto deficitů prostřednictvím formálního rámce kombinujícího výpočetní modelování s herními teoretickými měřítky chování může nadále umožnit cílenější hypotézy o jejich etiologii [25, 45].

Přejít na:

EXPERIMENTÁLNÍ POSTUPY

Účastníci

Celkem se mohlo zúčastnit 35 (18 žen) zdravých subjektů (tj. bez neurologických nebo psychiatrických onemocnění v anamnéze). Všechny subjekty daly písemný informovaný souhlas v souladu s Výborem pro ochranu lidských subjektů na University of California, San Francisco a University of California, Berkeley. Průměrný věk byl 32.5±9.0 let; etnická příslušnost byla smíšená, včetně 23 bělochů, 5 Afroameričanů, 4 hispánců a 2 asijských účastníků a 1 subjektu smíšeného původu.

Postup

Během své první návštěvy subjekty podstoupily anamnézu a fyzické vyšetření, jakož i krevní testy na jaterní funkce, aby se zajistilo, že neexistují žádné lékařské kontraindikace pro použití tolkaponu. Následně byli jedinci randomizováni dvojitě zaslepeným, vyváženým, placebem kontrolovaným způsobem buď k placebu, nebo k jediné 200mg dávce tolkaponu při druhé návštěvě a alternativní léčbě při třetí návštěvě. Pilulkám bylo přiřazeno neutrální označení („X“ nebo „Y“), takže ani subjekt, ani experimentátor si nebyli vědomi identity podávaného léku. Nejméně 90 minut po požití pilulky subjekty dostaly pokyny k úkolu a před provedením úkolu diktátora absolvovaly krátké praktické sezení. V souladu s našimi dalšími studiemi nebyli jedinci schopni rozlišit mezi tolkaponem a placebem (χ2 test = 1.458, p > 0.2) a tolkapon neměl znatelné vedlejší účinky.

Behaviorální úkol

Subjekty hrály verzi hry Dictator Game (DG). V GŘ jsou subjekty požádány, aby jednostranně rozhodly o přidělení peněžního příspěvku mezi sebe a sociálního partnera, který nemá možnost reciprocity. Platba byla stanovena na konci všech sezení náhodným výběrem jedné ze zkoušek (viz příloha A). V naší verzi DG obdržely subjekty dotaci ve formě tokenů, které byly převedeny na dolary pomocí samostatných multiplikátorů pro držené a odeslané tokeny. V každém daném kole byl směnný kurz self:other vybrán z jedné z pěti hodnot: 3:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:3. Když byl kurz 1:3, například držený token měl hodnotu jeden dolar, ale odeslaný token měl hodnotu tři dolary. Výsledky chování ukazují, že subjekty byly citlivé na směnný kurz (obr. 2A). Lineární regrese naznačila, že rozdíl mezi vlastními a ostatními výplatami by byl nulový při směnném kurzu 1:2.3; jinými slovy, celkově subjekty oceněné stejnou měrou 1 dolar drženým a 2.3 dolarem poskytnutým. Pokyny, kvízy a listy s výběrem jsou součástí doplňkových informací.

Počítačové modelování

Označte T jako celkový počet dostupných tokenů, Ts a To jako počet tokenů přidělených sobě a ostatním. Dále označte rs a ro jako multiplikační sazby pro sebe a ostatní tokeny, v tomto pořadí, takže peněžní výplaty pro sebe a ostatní jsou vypočteny jako Ms = rs· Ts a Mo = ro· To. Přijali jsme standardní stochastický model výběru, ve kterém jsou pravděpodobnosti výběru určeny funkcí subjektivní hodnoty:

U(Ms, Mo) = Ms – p · α · (Ms – Mo) – q · β · (Mo – Ms),

kde p a q jsou indikátorové funkce, kde p = 1, pokud Ms≥Mo (výhodná nerovnost) a p = 0 jinak; a q = 1, pokud Ms <Mo (nevýhodná nerovnost) a q = 0 v opačném případě. α a β tedy kvantifikují subjektivní averzi k nespravedlnosti za výhodných a nevýhodných podmínek. Změny těchto škálových faktorů mohou představovat řadu dobře zavedených sociálních preferencí, které zahrnují štědrost a averzi k nerovnosti. Například zvýšení α i β by znamenalo, že subjekty se staly citlivějšími na výhodnou i nevýhodnou nespravedlnost, což naznačuje nárůst averze k nerovnosti; naopak pokles obou parametrů by naznačoval pokles averze k nerovnosti. Pokud α klesá, ale β se zvyšuje, subjekty se stávají citlivějšími na nevýhodnou, ale ne výhodnou nespravedlnost, což vede ke snížení štědrosti. A konečně, pokud α roste, ale β klesá, je tomu naopak, což vede ke zvýšení štědrosti. Vzhledem k tomu, že účastníci mohli přidělit pouze diskrétní počet tokenů, lze funkci value přepsat jako:

U(Ts, To) = rs · Ts – p · α · (řs · Ts – ro · To) – q · β · (řo · To – rs · Ts),

který byl kalibrován na zvolené chování pomocí specifikace softmax s inverzním teplotním parametrem λ, takže v každém pokusu bude pravděpodobnost, že si účastník zvolí přidělení tokenu (Ts, To) darováno:

P(Ts,To)=eλ·U(Ts,To)jJeλ·U(Tjs,Tjo),

kde ( Tjs,Tjo) označuje možný počet tokenů, které by mohly být přiděleny na zkoušku. Provedli jsme odhad maximální pravděpodobnosti maximalizací funkce log pravděpodobnosti nad jednotlivými účastníky i a soud t.

itpřihlásit(Pi,t(Ts,To;αplacebo,βplacebo,αtolkapon,βtolkapon,λ)

Standardní chyby odhadovaných parametrů byly získány pomocí bootstrap procedury s 200 iteracemi.

 

Přejít na:

Doplňkový materiál

02

Klikněte zde pro zobrazení.(3.9M, pdf)
Přejít na:

Poděkování

Tento výzkum byl podporován ministerstvem obrany (W81XWH-11-1-0596 pro AK), Institutem pro molekulární neurovědu (W81XWH-11-2-0145 pro AK), National Institutes of Health (RO1 MH098023 pro MH), rodinou Hellman Fakultní fond (MH) a Haas School of Business (IS). Děkujeme Deanně Wallaceové, Dawn Weinsteinové a Jennifer Mitchell za pomoc při sběru dat a náboru předmětů.