The modulatory role of PRE-SMA in decision threshold setting: A bi-direcitonal tms study

Abstract

Çoğu algısal kararımızın hızı ve doğruluğu arasında kaçınılmaz bir ödünleşim (hız-doğruluk ödünleşimi; HDÖ) vardır. Ardışık örnekleme modelleri, bu hız-doğruluk ödünleşimini duyusal kanıt biriktirme sürecindeki rastgele gürültüyle ilişkilendirir ve HDÖ'nün karar vermeden önce toplanan kanıtın ulaşması gereken karar eşiğinin değiştirilerek adaptif bir şekilde modüle edilebiledileceğini ileri sürer. Beyin görüntüleme çalışmaları sağ pre-SMA aktivitesi ile belirlenen karar eşiği arasında bir ilişki olduğunu göstermektedir. Ancak bu değişkenler arasında nedensel bir bağ kurmayı amaçlayan beyin stimülasyon çalışmaları sınırlı sayıdadır ve bu çalışmalardan elde edilen bulgular birbiriyle çelişmektedir. Buna ek olarak, bahsi geçen çalışmalar pre-SMA'daki sinirsel aktivitenin etkisini bu bölgedeki aktiviteyi baskılama yoluyla tek yönlü olarak incelediklerinden kapsamları sınırlıdır. Bu çalışmada pre-SMA'nın karar eşiği belirleme üzerindeki rolünün iki yönlü olarak incelenmesi ve sonuçların striyatal teori kapsamında değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bunun için transkraniyel manyetik stimülasyon yöntemiyle farklı seanslarda pre-SMA aktivitesi baskılanmış ve stimüle edilmiş, ardından katılımcılar rastgele nokta hareketi prosedüründe test edilmiştir. Sürüklenme-yayılım modeli kullanılarak katılımcıların karar eşikleri tahmin edilmiştir. Sonuçlar pre-SMA'nın baskılanmasının karar eşiklerinde yükselmeye, bu bölgedeki aktivite seviyesinin stimüle edilmesinin ise karar eşiklerinde düşüşe yol açtığını göstermiştir.

Many perceptual decisions are inevitably subject to the tradeoff between speed and accuracy of choices (SAT). Sequential sampling models attribute this ubiquitous relation to random noise in the sensory evidence accumulation process and assume that SAT is adaptively modulated by altering the decision thresholds at which the level of integrated evidence should reach for making a choice. Although neuroimaging studies have shown a relationship between right pre-SMA activity and threshold setting, only a limited number of brain stimulation studies aimed at establishing a causal link. However, these studies led to inconsistent results. Additionally, they were limited in scope as they only examined the effect of pre-SMA activity unidirectionally through experimentally inhibiting the neural activity in this region. The current study aims to investigate the predictions of the striatal theory of SAT by experimentally assessing the modulatory effect of right pre-SMA on threshold setting bi-directionally. To this end, we applied both offline inhibition and excitation to right pre-SMA utilizing transcranial magnetic stimulation in a within-subjects design and tested participants on a Random Dot Motion Task. Decision thresholds were estimated using the Hierarchical Drift Diffusion Model. Findings of our planned comparisons showed that right pre-SMA inhibition leads to significantly higher, whereas right pre-SMA excitation leads to significantly lower thresholds.