健康なヒトにおけるノルアドレナリン、アセチルコリンおよび動的学習

背景: 以前の研究では、人間の学習者はポジティブな結果とネガティブな結果の確率を並行してエンコードし、学習行動をポジティブな結果とネガティブな結果の情報内容に合わせて調整できることが示されています (Pulcu and Browning 2017)。 強化学習タスクでは、結果のボラティリティ (環境が突然変化したときに生じる予期しない不確実性としても知られています) は、結果がどの程度有益であると認識されるかに直接影響します (Behrens, Woolrich et al. 2007)。 以前の研究では一貫して、人間の参加者は変動性の高い結果から学習しながら、より高い学習率を使用することが示されました (Behrens, Woolrich et al. 2007, Browning, Behrens et al. 2015, Pulcu and Browning 2017)。 不確実性のもう 1 つの原因は、予想される不確実性です。これは、自然に変化する結果 (例: 日々の気温の変化）。 環境におけるさまざまな不確実性の原因は、人間の脳内のさまざまな神経伝達物質システムの活動に関連していると主張されています (Yu and Dayan, 2005)(Angela and Dayan 2005)。 たとえば、結果の変動性 (予期しない不確実性) は中枢ノルエピネフリン (NE) システムの活動に関連していると考えられていますが、結果の変動 (予想される不確実性) はコリン作動性 (ACY) システムに関連しています。

瞳孔測定法 (人間の脳の中枢ノルエピネフリン活動を非侵襲的に推測する方法) を使用した研究では、瞳孔サイズが強化学習タスク中の結果の変動性と関連していることが示されました (Browning, Behrens et al. 2015, Pulcu and Browning 2017)。 ただし、瞳孔サイズは、アセチルコリンを含む他の神経伝達物質の活動によっても影響を受ける可能性があり、これらの結果がNEシステムに起因する可能性を制限します. さらに、以前の人間の研究は本質的に関連性があったため、不確実性の下での人間の学習におけるNEおよびACYシステムの因果的役割はまだテストされていません。 現在の研究では、ノルエピネフリン再取り込み阻害剤レボキセチンまたはコリンエステラーゼ阻害剤リバスチグミンの単回投与が選択行動にどのように影響し、瞳孔が人間の強化学習と相関するかを調査することにより、この知識のギャップに対処します。

研究の構造: すべての参加者は、以下に説明する募集パイプラインを介して募集されます。 使用される無作為化手順は、2 つの並行研究が実行されているかのように参加者を扱います: レボキセチン対プラセボおよびリバスチグミン対プラセボ研究。 研究者は、参加者をレボキセチンまたはリバスチグミンのいずれかのアームに割り当てます (NB の研究者は、参加者はこの割り当てに盲目ではありません)。 どちらの研究も、性別で層別化された 1:1 の比率で、参加者を実薬またはプラセボのいずれかに無作為に割り付けます (注: 研究者と参加者の両方は、この割り当てについて盲検のままです)。 これにより、reboxetine:rivastigmine:placebo グループの全体的なグループサイズは 30:30:60 になります (プラセボに無作為に割り付けられた参加者は、特に reboxetine または rivastigmine グループに関連付けられています)。 このアプローチの理論的根拠は、研究手順はすべての参加者で同一ですが、研究者はこの研究で 2 つの別々の質問 (学習に対する NE 操作の効果と ACY 操作の効果) に取り組んでおり、2 つを使用してより直接的に評価されることです。大規模な 3 グループ研究ではなく、個別のプラセボ対照比較。