DOI: https://doi.org/10.1038/s41562-024-01831-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38409356
تاريخ النشر: 2024-02-26
المؤلف: Seth R. Batten وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات علم النفس العصبي والسلوكي
نظرة عامة
تناقش هذه الفقرة دور الدوبامين والسيروتونين في توجيه السلوكيات الاجتماعية، خاصة خلال التفاعلات الاجتماعية. استخدمت الدراسة قياسات دون الثانية لهذه النواقل العصبية من المادة السوداء في المرضى المصابين بمرض باركنسون الذين يخضعون لجراحة دماغية وهم مستيقظون أثناء مشاركتهم في لعبة الإلزام. كشفت النتائج أن المشاركين رفضوا المزيد من العروض من اللاعبين البشريين مقارنة بالعروض التي تم إنشاؤها بواسطة الكمبيوتر، مما يشير إلى أن السياق الاجتماعي يؤثر على اتخاذ القرار. كان هذا التأثير مرتبطًا بزيادة مستويات الدوبامين، بينما ظلت مستويات السيروتونين دون تغيير.
علاوة على ذلك، أظهرت الأبحاث أن تقلبات الدوبامين تتوافق مع التغيرات في قيمة العرض من تجربة إلى أخرى، مما يشبه أخطاء توقع المكافأة، بينما كانت مستويات السيروتونين مرتبطة بقيمة العرض الحالية. تشير هذه النتائج إلى أن الدوبامين والسيروتونين يؤديان وظائف متميزة في معالجة السياق الاجتماعي وإشارات القيمة داخل العقد القاعدي. تسلط الدراسة الضوء على قيود تقنيات التصوير العصبي غير الغازية في فهم ديناميات الدماغ الاجتماعي البشري، مما يبرز الحاجة إلى قياسات أكثر دقة لاستكشاف الأسس البيولوجية للتفاعلات الاجتماعية.
الطرق
في هذه الدراسة، بحث المؤلفون في دور النواقل العصبية، وخاصة الدوبامين والسيروتونين، في اتخاذ القرار الاجتماعي بين مرضى باركنسون (عددهم = 4) الذين يخضعون لجراحة تحفيز الدماغ العميق. شارك المشاركون في لعبة الإلزام، وهي لعبة اقتصادية لشخصين مصممة لتقييم معايير العدالة الاجتماعية، بينما تم الحصول على قياسات كيميائية كهربائية للدوبامين والسيروتونين من المادة السوداء في منطقة الشبكة (SNr) بدقة زمنية عالية تصل إلى عشر عينات في الثانية. يبني هذا البروتوكول الكيميائي الكهربائي المبتكر على أبحاث سابقة على الحيوانات والبشر، بهدف توضيح الديناميات السريعة للنواقل العصبية التي تؤثر على التفكير الاجتماعي.
تضمن التصميم التجريبي جلستين جراحيتين، تفصل بينهما 14-28 يومًا، حيث لعب المشاركون دور المستجيبين في سلسلة من التفاعلات ذات الطلقة الواحدة مع كل من الشخصيات البشرية وشخصيات الكمبيوتر. تضمنت كل جلسة 60 تجربة حيث قام المشاركون بتقييم العروض النقدية التي تتراوح من 1 دولار إلى 9 دولارات. كانت العروض عشوائية، وقام المشاركون بتقييم استجاباتهم العاطفية على مقياس بصري بعد حوالي ثلث التجارب. يسمح هذا النهج باستكشاف دقيق لكيفية تأثير التقلبات السريعة في الدوبامين والسيروتونين على عمليات اتخاذ القرار في السياقات الاجتماعية، مما يعالج فجوة في فهم الديناميات الزمنية لإشارات النواقل العصبية في التفاعلات الاجتماعية البشرية.
النتائج
تم تحليل نتائج الدراسة باستخدام نماذج مختلطة لوجستية للتحقيق في سلوك اتخاذ القرار لدى المشاركين فيما يتعلق بقبول العروض. كشفت التحليلات أن قيمة العرض أثرت بشكل إيجابي على معدلات القبول، حيث قبل المشاركون 43% من العروض التي كانت أقل من القيمة المتوسطة 5 دولارات أمريكية، و58% من العروض التي كانت ضمن انحراف معياري واحد من المتوسط، و94% من العروض التي كانت فوق انحراف معياري واحد. بالإضافة إلى ذلك، أثر شرط العارض بشكل كبير على الخيارات، حيث قبل المشاركون 50% من العروض من الشخصيات البشرية مقارنة بـ 75% من شخصية الكمبيوتر. من المهم أن نلاحظ أنه لم يكن هناك تفاعل بين قيمة العرض والشرط، مما يشير إلى أن نوع الشخصية لم يغير تأثير قيمة العرض على القبول.
لاستكشاف التكيف السلوكي بشكل أكبر، تم استخدام نموذج مختلط لوجستي ثاني، يتضمن الفرق في القيمة بين العروض المتتالية. بينما استمرت تأثيرات القيمة والشرط، لم يتم العثور على تأثيرات تاريخية كبيرة، مما يشير إلى أن المشاركين لم يعدلوا قبولهم بناءً على العروض السابقة. من الجدير بالذكر أن النموذج الذي يأخذ في الاعتبار تأثيرات التاريخ أظهر توافقًا أفضل مع البيانات، كما هو موضح بواسطة معيار معلومات أكايك (AIC). أظهرت تحليل أوقات الاستجابة أن المشاركين استغرقوا وقتًا أطول لرفض العروض مقارنة بقبولها، ولكن لم يتم ملاحظة تأثيرات كبيرة للقيمة أو الشرط على أوقات الاستجابة أو تقييمات العواطف. بشكل عام، تسلط هذه النتائج الضوء على تأثير قيمة العرض وهوية العارض على عمليات اتخاذ القرار، بينما تشير أيضًا إلى التكيف السلوكي المحدود بناءً على قيم العروض التاريخية.
المناقشة
تبحث الأبحاث في أدوار الدوبامين والسيروتونين في اتخاذ القرار الاجتماعي، تحديدًا في سياق لعبة الإلزام، باستخدام بيانات كيميائية كهربائية من مرضى باركنسون. تكشف النتائج أن مستويات الدوبامين العامة تتأثر بشكل كبير بالسياق الاجتماعي، حيث تظهر مستويات أعلى عندما يتفاعل المشاركون مع شخصيات بشرية مقارنة بشخصيات الكمبيوتر، بينما ظلت مستويات السيروتونين غير متأثرة بالسياق الاجتماعي. يشير هذا إلى أن الدوبامين مرتبط بمعايير العدالة الاجتماعية، حيث رفض المشاركون المزيد من العروض من البشر، مما يدل على حساسية متزايدة تجاه العدالة المدركة في التفاعلات الاجتماعية.
أظهر التحليل الإضافي أن التغيرات النسبية في الدوبامين والسيروتونين تتوافق مع إشارات قيمة متميزة. عكست مستويات الدوبامين الفرق في القيمة بين العروض الحالية والسابقة، متماشية مع نظرية خطأ توقع المكافأة (RPE)، بينما كانت مستويات السيروتونين مرتبطة بشكل أكبر بالقيمة المطلقة للعرض الحالي. تؤكد هذه النتائج الأدوار التكميلية للدوبامين والسيروتونين في اتخاذ القرار القائم على القيمة، حيث يسهل الدوبامين المقارنات على مر الزمن ويقوم السيروتونين بتقييم القيمة الفورية، مما يعزز فهمنا للأسس الكيميائية العصبية للسلوك الاجتماعي. بشكل عام، توفر الدراسة دليلًا مباشرًا على كيفية انعكاس التغيرات السريعة في هذه النواقل العصبية على كل من السياق الاجتماعي وإشارات القيمة خلال التفاعلات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41562-024-01831-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38409356
Publication Date: 2024-02-26
Author(s): Seth R. Batten et al.
Primary Topic: Neural and Behavioral Psychology Studies
Overview
This section discusses the role of dopamine and serotonin in guiding social behaviors, particularly during social interactions. The study utilized subsecond measurements of these neuromodulators from the substantia nigra pars reticulata in patients with Parkinson’s disease undergoing awake brain surgery while participating in the ultimatum game. Findings revealed that participants rejected more offers from human players compared to computer-generated offers, indicating that social context influences decision-making. This effect was associated with increased dopamine levels, while serotonin levels remained unchanged.
Moreover, the research demonstrated that dopamine fluctuations corresponded to trial-by-trial changes in offer value, resembling reward prediction errors, whereas serotonin levels were linked to the current offer value. These results suggest that dopamine and serotonin serve distinct functions in processing social context and value signals within the basal ganglia. The study highlights the limitations of non-invasive neuroimaging techniques in understanding the dynamics of the human social brain, emphasizing the need for more precise measurements to explore the biological underpinnings of social interactions.
Methods
In this study, the authors investigated the role of neuromodulators, specifically dopamine and serotonin, in social decision-making among Parkinson’s disease patients (n = 4) undergoing deep brain stimulation (DBS) surgery. Participants engaged in the ultimatum game, a two-person economic game designed to assess social fairness norms, while electrochemical measurements of dopamine and serotonin were obtained from the substantia nigra reticulata (SNr) at a high temporal resolution of ten samples per second. This innovative electrochemistry protocol builds on previous animal and human research, aiming to elucidate the fast neuromodulatory dynamics that influence social reasoning.
The experimental design involved two surgical sessions, 14-28 days apart, during which participants played the role of responders in a series of one-shot interactions with both human and computer avatars. Each session consisted of 60 trials where participants evaluated monetary offers ranging from $1 to $9. The offers were randomized, and participants rated their emotional responses on a visual analogue scale after approximately one-third of the trials. This approach allows for a nuanced exploration of how rapid fluctuations in dopamine and serotonin may affect decision-making processes in social contexts, addressing a gap in understanding the temporal dynamics of neuromodulator signaling in human social interactions.
Results
The results of the study were analyzed using logistic mixed-effects models to investigate participants’ decision-making behavior regarding offer acceptance. The analysis revealed that offer value positively influenced acceptance rates, with participants accepting 43% of offers below the mean value of US$5, 58% of offers within one standard deviation of the mean, and 94% of offers above one standard deviation. Additionally, the condition of the offerer significantly affected choices, as participants accepted 50% of offers from human avatars compared to 75% from a computer avatar. Importantly, there was no interaction between offer value and condition, suggesting that the type of avatar did not alter the impact of offer value on acceptance.
To further explore behavioral adaptation, a second logistic mixed-effects model was employed, incorporating the difference in value between consecutive offers. While the effects of value and condition persisted, no significant history effects were found, indicating that participants did not adjust their acceptance based on previous offers. Notably, the model accounting for history effects demonstrated a better fit to the data, as indicated by the Akaike information criterion (AIC). Reaction time analysis showed that participants took longer to reject offers than to accept them, but no significant effects of value or condition on reaction times or emotion ratings were observed. Overall, these findings highlight the influence of offer value and the offerer’s identity on decision-making processes, while also suggesting limited behavioral adaptation based on historical offer values.
Discussion
The research investigates the roles of dopamine and serotonin in social decision-making, specifically within the context of the ultimatum game, using electrochemical data from patients with Parkinson’s disease. The findings reveal that overall dopamine levels are significantly influenced by social context, showing higher levels when participants interacted with human avatars compared to computer avatars, while serotonin levels remained unaffected by social context. This suggests that dopamine is linked to social fairness norms, as participants rejected more offers from humans, indicating a heightened sensitivity to perceived fairness in social interactions.
Further analysis demonstrated that relative changes in dopamine and serotonin correspond to distinct value signals. Dopamine levels reflected the difference in value between current and previous offers, aligning with the reward prediction error (RPE) theory, while serotonin levels were more closely related to the absolute value of the current offer. These results underscore the complementary roles of dopamine and serotonin in value-based decision-making, with dopamine facilitating comparisons over time and serotonin evaluating immediate value, thus enhancing our understanding of the neurochemical underpinnings of social behavior. Overall, the study provides direct evidence of how fast changes in these neuromodulators reflect both social context and value signals during interactions.