Noradrenalin, Acetylcholin und dynamisches Lernen bei gesunden Menschen

Hintergrund: Bisherige Forschungen haben gezeigt, dass menschliche Lernende in der Lage sind, die Wahrscheinlichkeiten positiver und negativer Ergebnisse parallel zu codieren und ihr Lernverhalten an den Informationsgehalt positiver und negativer Ergebnisse anzupassen (Pulcu und Browning 2017). Bei Aufgaben des bestärkenden Lernens beeinflusst die Volatilität (auch bekannt als unerwartete Unsicherheit, die entsteht, wenn sich die Umgebung plötzlich ändert) der Ergebnisse direkt, wie informativ die Ergebnisse wahrgenommen werden (Behrens, Woolrich et al. 2007). Frühere Studien haben durchweg gezeigt, dass menschliche Teilnehmer eine höhere Lernrate verwenden, während sie von Ergebnissen mit hoher Volatilität lernen (Behrens, Woolrich et al. 2007, Browning, Behrens et al. 2015, Pulcu und Browning 2017). Eine weitere Unsicherheitsquelle ist die erwartete Unsicherheit, die sich aus natürlich variierenden Ergebnissen ergibt (z. Temperaturschwankungen von Tag zu Tag). Es wird argumentiert, dass verschiedene Unsicherheitsquellen in der Umwelt mit der Aktivität verschiedener Neurotransmittersysteme im menschlichen Gehirn zusammenhängen (Yu und Dayan, 2005) (Angela und Dayan 2005). Beispielsweise wird angenommen, dass die Ergebnisvolatilität (unerwartete Unsicherheit) mit der Aktivität des zentralen Norepinephrin (NE)-Systems verbunden ist, während die Ergebnisvariation (erwartete Unsicherheit) mit dem cholinergen (ACY) System in Verbindung gebracht wurde.

Studien mit Pupillometrie (eine nicht-invasive Methode zur Bestimmung der zentralen Noradrenalinaktivität im menschlichen Gehirn) zeigten, dass die Pupillengröße mit der Volatilität der Ergebnisse während bestärkender Lernaufgaben verbunden ist (Browning, Behrens et al. 2015, Pulcu und Browning 2017). Die Pupillengröße kann jedoch auch durch die Aktivität anderer Neurotransmitter, einschließlich Acetylcholin, beeinflusst werden, was den Grad einschränkt, in dem diese Ergebnisse dem NE-System zugeschrieben werden können. Darüber hinaus waren frühere Humanstudien assoziativer Natur und daher muss die kausale Rolle der NE- und ACY-Systeme beim menschlichen Lernen unter Unsicherheit noch getestet werden. Die aktuelle Studie wird diese Wissenslücke schließen, indem untersucht wird, wie die Verabreichung einer Einzeldosis des Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmers Reboxetin oder des Cholinesterasehemmers Rivastigmin das Wahlverhalten und die Pupillenkorrelate des menschlichen Verstärkungslernens beeinflusst.

Studienstruktur: Alle Teilnehmer werden über die unten beschriebene Rekrutierungspipeline rekrutiert. Das verwendete Randomisierungsverfahren behandelt die Teilnehmer so, als würden 2 parallele Studien laufen: eine Reboxetin- vs. Placebo- und eine Rivastigmin- vs. Placebo-Studie. Die Forscher werden die Teilnehmer entweder dem Reboxetin- oder dem Rivastigmin-Arm zuordnen (Hinweis: Die Forscher werden dieser Zuordnung nicht blind gegenüberstehen, obwohl die Teilnehmer es sein werden). Beide Studien werden die Teilnehmer in einem Verhältnis von 1:1, stratifiziert nach Geschlecht, entweder dem aktiven Medikament oder dem Placebo randomisieren (Hinweis: Sowohl Forscher als auch Teilnehmer bleiben gegenüber dieser Zuordnung blind). Dies führt zu einer Gesamtgruppengröße für die Reboxetin:Rivastigmin:Placebo-Gruppen von 30:30:60 (wobei Teilnehmer, die Placebo zugeteilt wurden, speziell der Reboxetin- oder Rivastigmin-Gruppe zugeordnet werden). Der Grund für diesen Ansatz ist, dass, obwohl die Studienverfahren für alle Teilnehmer identisch sind, die Forscher in dieser Studie zwei getrennte Fragen behandeln (die Wirkung der NE-Manipulation und die Wirkung der ACY-Manipulation auf das Lernen), die einfacher mit zwei bewertet werden, getrennte, Placebo-kontrollierte Vergleiche statt einer größeren Studie mit drei Gruppen.