Abstract
This thesis presents three neuropsychological experiments in the context of subjective valuation of rewards. In all experiments healthy human subjects played a similar wheel-of- fortune game, where they could obtain rewards differing in the subjectively perceived value. Neuronal activity was registered while subjects anticipated rewards and evaluated feedback about outcomes using functional magnetic resonance imaging (fMRI) and electroencephalography (EEG). In Experiment 1 the subjective reward value was operationalized as chocolate bars of differently preferred brands. The individual preferences of each subject were correlated with fMRI activity, indicating those areas of the brain sensitively responding to subjective value of rewards. In Experiment 2 subjects played a modified wheel-of-fortune game for differently preferred vouchers for a pair of sneakers of a specific brand. Besides investigating fMRI activations throughout the whole brain, temporal runs of hemodynamic responses in the ventral striatum were examined in comparison to well-known single cell spiking patterns in midbrain dopamine neurons of monkeys. In Experiment 3, reward value was modulated, using monetary rewards. In contrast to behaviourally assessed subjective reward value in Experiment 1 and Experiment 2, the subjective reward value of money was estimated by means of electrophysiological measures. In addition, Experiment 3 provided new insights in the temporal dynamics of reward outcome processing taking a data-driven analysis approach. This thesis therefore explored the neuronal processing of subjective reward value at different scales, ranging from contextual influences such as the influence of brands on valuation to very basal mechanisms of reward coding in the ventral striatum. In addition, using the neuroimaging methods of functional magnetic resonance imaging (fMRI) and electroencephalography (EEG) in a complementary fashion we were able to explore anatomical as well as temporal characteristics of reward value processing.
In dieser Dissertation werden drei Experimente vorgestellt, welche die neuropsychologischen Grundlagen von subjektivem Wert explorieren. Den Experimenten ist gemein, dass die Versuchpersonen ein Glückspiel spielten, bei dem sie Objekte gewinnen konnten, welche sich im subjektiven Wert unterschieden. Hierbei wurde neuronale Aktivität mittels funktioneller Magnetresonanz Tomographie (fMRT) und Elektroenzephallographie aufgezeichnet, zum einen während der Erwartung auf einen potentiellen Gewinn und nachdem Rückmeldung über den Ausgang des Spiels gegeben wurde. In Experiment 1 wurde subjektiver Wert in Form unterschiedlich präferierter Schokolademarken operationalisiert. Die individuelle Präferenz wurde mit fMRT-Aktivität korreliert. So konnte eruiert werden welche Hirnareale subjektiven Wert verarbeiten. In Experiment 2 spielten Versuchspersonen eine modifizierte Version des Glückspielparadigmas von Experiment 1. Es konnten unterschiedlich präferierte Gutscheine für Turnschuhe gewonnen werden. Neben fMRT-Ganzkopfanalysen wurden hämodynamische Antwortmuster im ventralen Striatum mit den Resultaten aus früheren Einzelzell-Studien bei Affen verglichen. In Experiment 3 wurde subjektiver Wert durch Geldwert moduliert. Im unterschied zu verhaltenstechnisch erfassten subjektiven Belohnungswerten in Experiment 1 und Experiment 2 wurde der subjektive Wert von Geld mittels EEG ermittelt. Der neue daten-getriebene Analyse-Ansatz lieferte neue Erkenntnisse über die zeitliche Verarbeitung von Belohnungsreizen. Zusammengefasst thematisiert diese Dissertationsarbeit die neuronale Verarbeitung von Belohnungswerten auf verschiedenen Ebenen. Diese reichen von kontextuellen Einflüssen von Marken auf die Bewertung von Objekten bis zur Beschreibung sehr basaler Verarbeitungsmechanismen im ventralen Striatum. Die komplementäre Kombination von fMRT und EEG ermöglichte es anatomische und zeitliche Aspekte der Verarbeitung von Belohnungsgrösse zu untersuchen.
Pedroni, Andreas