Noradrenalina, acetilcolina e apprendimento dinamico in esseri umani sani

Sfondo: ricerche precedenti hanno dimostrato che gli studenti umani sono in grado di codificare le probabilità di risultati positivi e negativi in ​​parallelo e adattare il loro comportamento di apprendimento al contenuto informativo di risultati positivi e negativi (Pulcu e Browning 2017). Nei compiti di apprendimento per rinforzo, la volatilità (nota anche come incertezza inaspettata che sorge quando l'ambiente cambia improvvisamente) dei risultati influenza direttamente quanto i risultati sono percepiti come informativi (Behrens, Woolrich et al. 2007). Studi precedenti hanno costantemente dimostrato che i partecipanti umani utilizzano un tasso di apprendimento più elevato mentre apprendono dai risultati con elevata volatilità (Behrens, Woolrich et al. 2007, Browning, Behrens et al. 2015, Pulcu e Browning 2017). Un'altra fonte di incertezza è l'incertezza attesa, che deriva da risultati naturalmente variabili (ad es. sbalzi di temperatura giornalieri). Si sostiene che diverse fonti di incertezza nell'ambiente siano associate all'attività di diversi sistemi di neurotrasmettitori nel cervello umano (Yu e Dayan, 2005) (Angela e Dayan 2005). Ad esempio, si ritiene che la volatilità del risultato (incertezza imprevista) sia associata all'attività del sistema centrale della norepinefrina (NE), mentre la variazione del risultato (incertezza attesa) è stata collegata al sistema colinergico (ACY).

Gli studi che utilizzano la pupillometria (un modo non invasivo per dedurre l'attività centrale della norepinefrina nel cervello umano) hanno mostrato che la dimensione della pupilla è associata alla volatilità dei risultati durante le attività di apprendimento per rinforzo (Browning, Behrens et al. 2015, Pulcu e Browning 2017). Tuttavia, la dimensione della pupilla può anche essere influenzata dall'attività di altri neurotrasmettitori, inclusa l'acetilcolina, limitando il grado in cui questi risultati possono essere attribuiti al sistema NE. Inoltre, precedenti studi sull'uomo erano di natura associativa e quindi il ruolo causale dei sistemi NE e ACY nell'apprendimento umano in condizioni di incertezza deve ancora essere testato. L'attuale studio affronterà questa lacuna di conoscenza studiando come la somministrazione di una singola dose dell'inibitore della ricaptazione della norepinefrina reboxetina o dell'inibitore della colinesterasi rivastigmina influenzi il comportamento di scelta e i correlati pupillari dell'apprendimento per rinforzo umano.

Struttura dello studio: tutti i partecipanti saranno reclutati tramite la pipeline di reclutamento descritta di seguito. La procedura di randomizzazione utilizzata tratterà i partecipanti come se fossero in corso 2 studi paralleli: uno studio sulla reboxetina rispetto al placebo e uno sulla rivastigmina rispetto al placebo. I ricercatori assegneranno i partecipanti al braccio reboxetina o rivastigmina (NB i ricercatori non saranno ciechi di fronte a questa assegnazione anche se i partecipanti lo saranno). Entrambi gli studi randomizzeranno i partecipanti in un rapporto 1: 1, stratificato per sesso, al farmaco attivo o al placebo (NB sia i ricercatori che i partecipanti rimarranno ciechi a questa assegnazione). Ciò si tradurrà in una dimensione complessiva del gruppo per i gruppi reboxetina: rivastigmina: placebo di 30:30:60 (con i partecipanti randomizzati al placebo specificamente associati al gruppo reboxetina o rivastigmina). La logica di questo approccio è che, mentre le procedure di studio sono identiche per tutti i partecipanti, i ricercatori stanno affrontando 2 domande separate in questo studio (l'effetto della manipolazione NE e l'effetto della manipolazione ACY sull'apprendimento) che sono valutate più direttamente utilizzando due, confronti separati, controllati con placebo piuttosto che uno studio a tre gruppi più ampio.