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Neural and behavioral investigations of individual differences in social learning and decision making


Seid-Fatemi, Azade. Neural and behavioral investigations of individual differences in social learning and decision making. 2015, University of Zurich, Faculty of Economics.

Abstract

Recent neuroscientific research has begun to explore the neural mechanisms of social behavior, ranging from more basic processes, such as social learning, to more complex social decisions, such as moral judgments. While these studies provided valuable insights into some of the relevant mechanisms, important issues have remained unaddressed. For instance, some of the formal learning principles have not been explored in the social domain. Further, it is not clear how different brain regions communicate with each other during moral decision making. Most importantly, how can individual differences in behavior and disposition prove useful in addressing these questions? The dissertation consists of three studies that aimed to close these gaps. The first study investigated whether an efficient learning principle, which applies to individual learning, also applies to social learning. This principle is expressed by the blocking effect that refers to the phenomenon that a novel stimulus is blocked from learning when it is associated with a fully predicted outcome. I employed a social variant of the blocking paradigm and used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to address the question whether the blocking effect manifests itself when individuals learn about others’ rewards in a social context. I demonstrate that blocking does indeed occur in the social domain and it does so to a similar degree as in the individual domain. On the neural level, individual differences in the degree of social blocking relate specifically to activations in the medial prefrontal cortex (mPFC). Thus, while the same efficiency principle applies to reward learning in the individual and social domain, the mPFC plays a central role in implementing it specifically during social learning. The second study investigated circumstances that prevent the blocking effect and instead lead to learning. Previous research on individual learning has shown that a change in both the value and the identity of a reward results in unblocking, that is learning, rather than blocking. I examined whether and how this would occur in a social context and employed a social variant of the unblocking experiment to assess learning driven by changes in the reward recipient. I found that participants who normally block redundant learning in the standard blocking paradigm show unblocking when the reward recipient changes. Moreover, the degree of recipient-specific unblocking was higher in less empathic and less prosocial participants. This suggests that value- matched learning is sensitive to the reward recipient and that individual differences in unblocking may relate to social traits. In the third study I examined how individual differences in moral disposition influence behavior and neural correlates during decisions concerning honesty. Specifically, I used fMRI to study the influence of “protected values”, which supposedly shield moral decisions against economic considerations, when honesty is economically costly. With increasing economic costs I find that participants show stronger activation in the dorsolateral (dlPFC) and dorsomedial (dmPFC) prefrontal cortex the more honest they are. Importantly, functional connectivity between these regions and the inferior frontal gyrus (IFG) was stronger in high cost conditions compared with low cost conditions in participants with high protected values, suggesting the involvement of control mechanisms. Furthermore, the relation between cost-dependent dlPFC-IFG connectivity and protected values was specific for moral decisions as compared with non-moral decisions. These findings provide novel insights into how prefrontal connectivity predicts individual variability in honesty and stress the importance of investigating individual differences in functional connectivity related to moral decision making. In summary, the result of the studies presented in this thesis show how individual differences in behavior and disposition can help to achieve a more comprehensive understanding of the behavioral and neural underpinnings in social learning and moral decision making. Jüngste neurowissenschaftliche Forschung hat begonnen, die neuronalen Mechanismen sozialen Verhaltens zu untersuchen. Wichtige Fragen bleiben jedoch unbeantwortet. Zum Beispiel sind viele, aus dem individuellen Bereich bekannte, formale Lernprinzipien im sozialen Bereich nicht untersucht worden. Des Weiteren ist nicht klar, wie verschiedene Hirnregionen während moralischer Entscheidungsfindung miteinander kommunizieren. Wie wirken sich individuelle Unterschiede im Verhalten und in der Persönlichkeit auf die neuralen Grundlagen des sozialen Lernens und der moralischen Entscheidungsfindung aus? Diese Dissertation besteht aus drei Studien, die zum Ziel haben diese Lücken zu schliessen. In der ersten Studie wurde untersucht, ob ein effizientes Lernprinzip, das beim individuellen Lernen gilt, auch beim sozialen Lernen zur Anwendung kommt. Dieses effiziente Lernprinzip drückt sich im Blocking-Effekt aus, der darin besteht, dass ein neuer Reiz vom Lernen blockiert wird, wenn das damit assoziierte Ergebnis schon durch einen anderen Reiz vollkommen vorhergesagt ist. In der ersten Studie benutzte ich eine soziale Variante des Blocking-Paradigmas und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), um der Frage nachzugehen, ob der Blocking-Effekt auftritt, wenn Individuen über die Belohnung Anderer lernen. Tatsächlich tritt der Blocking-Effekt beim sozialen Lernen auf, und zwar in einem ähnlichen Aussmass wie beim individuellen Lernen. Auf der neuronalen Ebene zeigen individuelle Unterschiede im Ausmass des sozialen Blocking-Effekts einen spezifischen Zusammenhang mit Aktivierungen im medialen präfrontalen Cortex (mPFC). Während somit das im Blocking-Effekt verkörperte Effizienzprinzip beim Belohnungslernen im individuellen als auch im sozialen Bereich gilt, spielt der mPFC eine zentrale Rolle in der Implementierung spezifisch während des sozialen Lernens. Die zweite Studie untersucht die Umstände, unter denen das Effizienzprinzip nicht zur Anwendung kommt und stattdessen Lernen erfolgt. Die Lernforschung hat gezeigt, dass eine Änderung des Wertes und der Identität der Belohnung zum „Unblocking“, das heisst zum Lernen statt zum Blocking, führt. In der zweiten Studie untersuchte ich, ob und wie dies im sozialen Bereich auftritt und verwendete eine soziale Variante des Unblocking-Experiments, in welcher sich der Empfänger der Belohnung änderte. Ich finde, dass Versuchspersonen, die normalerweise im gewöhnlichen Blocking-Paradigma den Blocking-Effekt zeigen, im Unblocking-Paradigma lernen, wenn der Belohnungsempfänger sich ändert. Des Weiteren ist das Aussmass des Empfänger-spezifischen Unblockings stärker in weniger empathischen und weniger prosozialen Versuchspersonen. Dies deutet darauf hin, dass Belohnungslernen davon beeinflusst wird, wer der Empfänger der Belohnung ist, und dass individuelle Unterschiede im Unblocking mit sozialen Eigenschaften in Zusammenhang stehen. In der dritten Studie untersuchte ich, wie individuelle Unterschiede des Verhaltens und der moralischen Persönlichkeit neurale Korrelate von Entscheidungen beeinflussen, in denen Ehrlichkeit eine Rolle spielt. Hierfür setzte ich fMRT ein und untersuchte den Einfluss von „geschützten Werten“, die den moralischen Kern von Entscheidungen gegen ökonomische Abwägungen abschirmen, insbesondere dann, wenn Ehrlichkeit ökonomisch kostspielig ist. Ich zeige, dass mit zunehmenden Kosten von Ehrlichkeit, Versuchspersonen stärkere Aktivierung im dorsolateralen (dlPFC) und dorsomedialen (dmPFC) präfrontalen Cortex aufweisen, je ehrlicher sie sind. Bei Versuchspersonen mit hohen geschützten Werten ist die funktionelle Konnektivität zwischen diesen Regionen und dem inferioren frontalen Gyrus (IFG) stärker mit hohen, verglichen zu niedrigen Kosten. Dies deutet auf die Beteiligung von Kontrollmechanismen hin. Des Weiteren ist der Zusammenhang zwischen der kostenabhängigen dlPFC-IFG-Konnektivität und der geschützten Werte spezifisch für moralische Entscheidungen. Diese Befunde liefern neue Erkenntnisse darüber, wie präfrontale Konnektivität individuelle Variabilität in der Ehrlichkeit vorhersagt und betonen die Wichtigkeit von Studien, die individuelle Unterschiede in funktioneller Konnektivität im Zusammenhang mit moralischer Entscheidungsfindung untersuchen. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der in dieser Arbeit vorgestellten Studien, wie individuelle Unterschiede in Verhalten und Persönlichkeit dazu beitragen können, ein umfassenderes Verständnis der verhaltensbezogenen und neuronalen Grundlagen des sozialen Lernens und Entscheidens zu erlangen.

Abstract

Recent neuroscientific research has begun to explore the neural mechanisms of social behavior, ranging from more basic processes, such as social learning, to more complex social decisions, such as moral judgments. While these studies provided valuable insights into some of the relevant mechanisms, important issues have remained unaddressed. For instance, some of the formal learning principles have not been explored in the social domain. Further, it is not clear how different brain regions communicate with each other during moral decision making. Most importantly, how can individual differences in behavior and disposition prove useful in addressing these questions? The dissertation consists of three studies that aimed to close these gaps. The first study investigated whether an efficient learning principle, which applies to individual learning, also applies to social learning. This principle is expressed by the blocking effect that refers to the phenomenon that a novel stimulus is blocked from learning when it is associated with a fully predicted outcome. I employed a social variant of the blocking paradigm and used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to address the question whether the blocking effect manifests itself when individuals learn about others’ rewards in a social context. I demonstrate that blocking does indeed occur in the social domain and it does so to a similar degree as in the individual domain. On the neural level, individual differences in the degree of social blocking relate specifically to activations in the medial prefrontal cortex (mPFC). Thus, while the same efficiency principle applies to reward learning in the individual and social domain, the mPFC plays a central role in implementing it specifically during social learning. The second study investigated circumstances that prevent the blocking effect and instead lead to learning. Previous research on individual learning has shown that a change in both the value and the identity of a reward results in unblocking, that is learning, rather than blocking. I examined whether and how this would occur in a social context and employed a social variant of the unblocking experiment to assess learning driven by changes in the reward recipient. I found that participants who normally block redundant learning in the standard blocking paradigm show unblocking when the reward recipient changes. Moreover, the degree of recipient-specific unblocking was higher in less empathic and less prosocial participants. This suggests that value- matched learning is sensitive to the reward recipient and that individual differences in unblocking may relate to social traits. In the third study I examined how individual differences in moral disposition influence behavior and neural correlates during decisions concerning honesty. Specifically, I used fMRI to study the influence of “protected values”, which supposedly shield moral decisions against economic considerations, when honesty is economically costly. With increasing economic costs I find that participants show stronger activation in the dorsolateral (dlPFC) and dorsomedial (dmPFC) prefrontal cortex the more honest they are. Importantly, functional connectivity between these regions and the inferior frontal gyrus (IFG) was stronger in high cost conditions compared with low cost conditions in participants with high protected values, suggesting the involvement of control mechanisms. Furthermore, the relation between cost-dependent dlPFC-IFG connectivity and protected values was specific for moral decisions as compared with non-moral decisions. These findings provide novel insights into how prefrontal connectivity predicts individual variability in honesty and stress the importance of investigating individual differences in functional connectivity related to moral decision making. In summary, the result of the studies presented in this thesis show how individual differences in behavior and disposition can help to achieve a more comprehensive understanding of the behavioral and neural underpinnings in social learning and moral decision making. Jüngste neurowissenschaftliche Forschung hat begonnen, die neuronalen Mechanismen sozialen Verhaltens zu untersuchen. Wichtige Fragen bleiben jedoch unbeantwortet. Zum Beispiel sind viele, aus dem individuellen Bereich bekannte, formale Lernprinzipien im sozialen Bereich nicht untersucht worden. Des Weiteren ist nicht klar, wie verschiedene Hirnregionen während moralischer Entscheidungsfindung miteinander kommunizieren. Wie wirken sich individuelle Unterschiede im Verhalten und in der Persönlichkeit auf die neuralen Grundlagen des sozialen Lernens und der moralischen Entscheidungsfindung aus? Diese Dissertation besteht aus drei Studien, die zum Ziel haben diese Lücken zu schliessen. In der ersten Studie wurde untersucht, ob ein effizientes Lernprinzip, das beim individuellen Lernen gilt, auch beim sozialen Lernen zur Anwendung kommt. Dieses effiziente Lernprinzip drückt sich im Blocking-Effekt aus, der darin besteht, dass ein neuer Reiz vom Lernen blockiert wird, wenn das damit assoziierte Ergebnis schon durch einen anderen Reiz vollkommen vorhergesagt ist. In der ersten Studie benutzte ich eine soziale Variante des Blocking-Paradigmas und funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), um der Frage nachzugehen, ob der Blocking-Effekt auftritt, wenn Individuen über die Belohnung Anderer lernen. Tatsächlich tritt der Blocking-Effekt beim sozialen Lernen auf, und zwar in einem ähnlichen Aussmass wie beim individuellen Lernen. Auf der neuronalen Ebene zeigen individuelle Unterschiede im Ausmass des sozialen Blocking-Effekts einen spezifischen Zusammenhang mit Aktivierungen im medialen präfrontalen Cortex (mPFC). Während somit das im Blocking-Effekt verkörperte Effizienzprinzip beim Belohnungslernen im individuellen als auch im sozialen Bereich gilt, spielt der mPFC eine zentrale Rolle in der Implementierung spezifisch während des sozialen Lernens. Die zweite Studie untersucht die Umstände, unter denen das Effizienzprinzip nicht zur Anwendung kommt und stattdessen Lernen erfolgt. Die Lernforschung hat gezeigt, dass eine Änderung des Wertes und der Identität der Belohnung zum „Unblocking“, das heisst zum Lernen statt zum Blocking, führt. In der zweiten Studie untersuchte ich, ob und wie dies im sozialen Bereich auftritt und verwendete eine soziale Variante des Unblocking-Experiments, in welcher sich der Empfänger der Belohnung änderte. Ich finde, dass Versuchspersonen, die normalerweise im gewöhnlichen Blocking-Paradigma den Blocking-Effekt zeigen, im Unblocking-Paradigma lernen, wenn der Belohnungsempfänger sich ändert. Des Weiteren ist das Aussmass des Empfänger-spezifischen Unblockings stärker in weniger empathischen und weniger prosozialen Versuchspersonen. Dies deutet darauf hin, dass Belohnungslernen davon beeinflusst wird, wer der Empfänger der Belohnung ist, und dass individuelle Unterschiede im Unblocking mit sozialen Eigenschaften in Zusammenhang stehen. In der dritten Studie untersuchte ich, wie individuelle Unterschiede des Verhaltens und der moralischen Persönlichkeit neurale Korrelate von Entscheidungen beeinflussen, in denen Ehrlichkeit eine Rolle spielt. Hierfür setzte ich fMRT ein und untersuchte den Einfluss von „geschützten Werten“, die den moralischen Kern von Entscheidungen gegen ökonomische Abwägungen abschirmen, insbesondere dann, wenn Ehrlichkeit ökonomisch kostspielig ist. Ich zeige, dass mit zunehmenden Kosten von Ehrlichkeit, Versuchspersonen stärkere Aktivierung im dorsolateralen (dlPFC) und dorsomedialen (dmPFC) präfrontalen Cortex aufweisen, je ehrlicher sie sind. Bei Versuchspersonen mit hohen geschützten Werten ist die funktionelle Konnektivität zwischen diesen Regionen und dem inferioren frontalen Gyrus (IFG) stärker mit hohen, verglichen zu niedrigen Kosten. Dies deutet auf die Beteiligung von Kontrollmechanismen hin. Des Weiteren ist der Zusammenhang zwischen der kostenabhängigen dlPFC-IFG-Konnektivität und der geschützten Werte spezifisch für moralische Entscheidungen. Diese Befunde liefern neue Erkenntnisse darüber, wie präfrontale Konnektivität individuelle Variabilität in der Ehrlichkeit vorhersagt und betonen die Wichtigkeit von Studien, die individuelle Unterschiede in funktioneller Konnektivität im Zusammenhang mit moralischer Entscheidungsfindung untersuchen. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse der in dieser Arbeit vorgestellten Studien, wie individuelle Unterschiede in Verhalten und Persönlichkeit dazu beitragen können, ein umfassenderes Verständnis der verhaltensbezogenen und neuronalen Grundlagen des sozialen Lernens und Entscheidens zu erlangen.

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Additional indexing

Item Type:Dissertation (monographical)
Referees:Tobler Philippe N, Hare Todd
Communities & Collections:UZH Dissertations
Dewey Decimal Classification:330 Economics
Language:English
Place of Publication:Zurich
Date:2015
Deposited On:06 Sep 2017 11:59
Last Modified:08 Feb 2019 15:12
Number of Pages:95
OA Status:Green
Free access at:Related URL. An embargo period may apply.
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