Effects of right pre-SMA rTMS on the speed-accuracy tradeoff in two alternative forced choice perceptual decision making

Abstract

İki alternatifli bir senaryoda verilen kararlar sürüklenme-yayılım modeliyle açıklanabilmektedir. Bu modele göre bir karar değişkeni iki hipotez için toplanan kanıt ışığında bu iki hipoteze karşılık gelen karar eşikleriyle sınırlandırılmış bir alanda ilerler. Karar değişkeni bir eşiğe ulaştığında, o eşik ile ilişkilendirilmiş karar verilir. Ancak kanıt toplama sürecindeki gürültü, karar değişkeninin bazı durumlarda yanlış karar eşiğine ulaşmasına sebep olabilmektedir. Bu durum, karar eşiklerinin değiştirilmesi ile dengelenen hız-doğruluk ödünleşimine neden olmaktadır. Karar eşiğinin yükseltilmesi kararın doğruluk olasılığını artırıp süresini uzatırken, karar eşiğinin düşürülmesi doğruluk oranını düşürecek ancak karar hızını artıracaktır. Yakın zamanda yapılan beyin görüntüleme çalışmalarından elde edilen bulgular, pre-suplementer motor alan (pre-SMA) ve striatum aktivitesinin karar hızının vurgulandığı durumda karar doğruluğunun vurgulandığı duruma kıyasla daha yüksek olduğunu ve bu bölgelerdeki aktivite artışının karar eşiğindeki düşüşle ilintili olduğunu göstermiştir. Ancak görüntüleme çalışmaları nedensel bir ilişki kurmaya olanak vermediğinden çalışmamızda pre-SMA aktivitesini Tekrarlanan Transkraniyel Manyetik Stimülasyon (rTMS) yöntemiyle baskılayarak, bu bölgenin karar eşiğinin belirlenmesi üzerindeki nedensel rolünün incelemeyi amaçladık. Katılımcılar, pre-SMA veya verteks (kontrol durumu) alanları rTMS ile baskılandıktan sonra rasgele nokta hareketi prosedüründe test edilmiş ve her iki durum için de sürüklenme-yayılım modeli ile karar eşikleri tahmin edilmiştir. Sonuçlarımız, pre-SMA aktivitesi baskılandığında kontrol durumuna kıyasla daha yüksek karar eşikleri belirlendiğini ve daha ihtiyatlı karar verildiği göstermiştir. Ayrıca katılımcıların karar hızına karşılık doğruluğa atadıkları değerin pre-SMA aktivitesinin baskılandığı durumda kontrol durumuna göre daha yüksek olduğu gözlenmiştir, Bu bulgulara ek olarak, hata sonrası denemelerde karar eşikleri yükselirken, karar eşiklerinde görülen bu değişimin pre-SMA ve verteks uyarım durumlarına göre farklılaşmadığı görülmüştür.

The decision processes in two-alternative scenarios can be explained by the drift-diffusion model. According to this model, a decision variable moves towards one of two decision boundaries corresponding to the two alternatives based on the evidence accumulated in favor of these options and a decision is made when one of the decision boundaries is hit. However, the noise in the evidence accumulation process creates randomness in the trajectory of the decision variable which might result in hitting the wrong decision boundary. This leads to the speed-accuracy tradeoff (SAT) which is modulated by how high the decision boundaries are set. While higher threshold setting increases the likelihood of an accurate decision at the cost of longer response times, lower threshold setting results in less accurate but faster decisions. Recent neuroimaging studies showed that the activity of pre-supplementary motor area (pre-SMA) and striatum was higher when speed was emphasized compared to when accuracy was emphasized. Additionally, the activity in these brain regions was negatively linked with decision thresholds. However, the imaging studies provide only correlational information. In the current study, we aimed to draw a causal relationship between the pre-SMA activity and threshold setting by inhibiting the activity in this region using rTMS. Participants performed random dot motion task after pre-SMA or vertex (control condition) inhibition and decision thresholds for both rTMS sessions were estimated by the drift diffusion model. Our results revealed that under the pre-SMA inhibition condition, participants set higher decision thresholds and exhibited more cautious decisions compared to the control condition. Furthermore, the weight assigned to accuracy relative to reward was higher under the pre-SMA inhibition condition. Additionally, while the decision thresholds in the post-error trials were higher compared to the post-correct trials, this change did not differ between the conditions.