統合失調症患者における予測誤差の神経相関：fMRIメタアナリシスによる証拠

Neural correlates of prediction error in patients with schizophrenia: evidence from an fMRI meta-analysis.

抄録

予測エラーから学習するプロセスの異常、すなわち期待と結果の不一致は、統合失調症における動機づけの障害の根底にあると考えられている。統合失調症患者では中脳皮質辺縁系報酬回路のドーパミン作動性異常が認められているが、統合失調症において予測誤差信号が処理される経路はまだ解明されていない。統合失調症における予測エラー処理の神経相関を明らかにするために、我々は統合失調症患者と健常対照者における予測エラー信号処理を検討した全脳神経画像研究のメタ解析を行った。強化学習パラダイムを用いた14の研究（統合失調症患者324例、健常対照348例）が対象となった。メタ解析の結果、健常対照者と比較して、統合失調症患者は予測エラーを処理する際に、線条体、視床、扁桃体、海馬、前帯状皮質、島皮質、上側頭回、小脳を含む中辺縁回路の活動が低下し、前頭前野と中前頭回の活動が亢進することが示された。また、統合失調症患者において、予測エラー信号を符号化する際に、前頭葉領域の活動亢進と中脳辺縁領域の活動低下が見られた。これは、報酬予測エラーのドーパミンシグナル伝達の異常を示す可能性があり、予測エラー学習と意思決定の際に代替反応の価値を表現できていないことを示唆している。

Abnormal processes of learning from prediction errors, i.e. the discrepancies between expectations and outcomes, are thought to underlie motivational impairments in schizophrenia. Although dopaminergic abnormalities in the mesocorticolimbic reward circuit have been found in patients with schizophrenia, the pathway through which prediction error signals are processed in schizophrenia has yet to be elucidated. To determine the neural correlates of prediction error processing in schizophrenia, we conducted a meta-analysis of whole-brain neuroimaging studies that investigated prediction error signal processing in schizophrenia patients and healthy controls. A total of 14 studies (324 schizophrenia patients and 348 healthy controls) using the reinforcement learning paradigm were included. Our meta-analysis showed that, relative to healthy controls, schizophrenia patients showed increased activity in the precentral gyrus and middle frontal gyrus and reduced activity in the mesolimbic circuit, including the striatum, thalamus, amygdala, hippocampus, anterior cingulate cortex, insula, superior temporal gyrus, and cerebellum, when processing prediction errors. We also found hyperactivity in frontal areas and hypoactivity in mesolimbic areas when encoding prediction error signals in schizophrenia patients, potentially indicating abnormal dopamine signaling of reward prediction error and suggesting failure to represent the value of alternative responses during prediction error learning and decision making.