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dc.contributor.author
Lehner, Rea
dc.contributor.supervisor
Wenderoth, Nicole
dc.contributor.supervisor
Hare, Todd
dc.contributor.supervisor
Gassert, Roger
dc.date.accessioned
2018-05-28T09:12:36Z
dc.date.available
2018-05-27T13:31:56Z
dc.date.available
2018-05-28T06:00:41Z
dc.date.available
2018-05-28T07:56:29Z
dc.date.available
2018-05-28T09:12:36Z
dc.date.issued
2018
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/20.500.11850/266086
dc.identifier.doi
10.3929/ethz-b-000266086
dc.description.abstract
Investigation of the influence of reward and reward-related cues on behaviour has a longstanding tradition in animal research and dates back to typical Pavlovian and operant conditioning experiments from famous behaviourists such as Thorndike, Skinner and Pavlov. However, recent developments in neuroimaging (i.e. new imaging and analysis techniques) and new concepts from neuroeconomics and decision making have led to the field’s rise in popularity in human neuroscience. This thesis investigated how reward and reward-predicting cues influence: 1) human motor behaviour / control and 2) goal-directed / motivated behaviour. Understanding the influence of reward on these behavioural domains will help develop our understanding of psychiatric diseases characterised by impaired reward and / or learning processes (i.e. autistic spectrum disorder, addictive behaviour), and improve motor performance in sports or rehabilitation. The first study investigated how reward can be used to modulate a phenomenon called motor slowing (i.e. decrease / slowing in maximal finger tapping speed over time). Behavioural data were combined with neuroimaging data (electroencephalography (EEG), functional magnetic resonance imaging (fMRI)) to establish the neurophysiological correlates / markers of this phenomenon. We show that reward decreases motor slowing significantly by increasing neural activity within the motor network. These findings stress the strong link between the reward and motor system, putatively via a dopaminergic pathway. The second study investigated the influence of reward-predicting cues on goal-directed behaviour by using an experimental paradigm called Pavlovian-to-instrumental transfer (PIT). Multiple types of reward, such as money, food, or social approval, are capable of driving human behaviour. However, most previous investigations have only focused on one of these reward classes in isolation, and even fewer have equated the value of different reward classes. Therefore it is not clear whether different reward classes have a unique influence on behaviour or whether the subjective value of the reward, rather than reward type per se, is most important for driving behaviour. Our findings suggest that individually matched monetary, food and social rewards are equally effective as appetitive reinforcers. These findings strengthen the hypotheses that subjective value is crucial for determining how much reward-related stimuli influence behaviour. In a third study we apply a similar experimental paradigm (i.e. PIT) to a clinical population, and additionally measure the participant’s eye movements. Obese individuals have been shown to exhibit abnormal sensitivity to rewards and reward-predicting cues, such as food-associated cues frequently used in advertisements. It has also been shown that food-associated cues can increase goal-directed behaviour but it is unknown whether this effect differs between normal-weight, overweight, and obese individuals. Our results suggest that overweight individuals are more susceptible to food-related cues than normal-weight controls and obese individuals. These findings might also have clinical implications, for example, in targeting overweight individuals with a behavioural therapy (e.g. extinction training, attentional control training, response training). Finally, we discuss the practical relevance of our results and suggest future directions for the two lines of research. To conclude, rewards and reward-predicting cues strongly influence human motor behaviour / control and goal-directed / motivated behaviour, which makes it relevant for practical applications and further basic / translational research.
en_US
dc.description.abstract
Forschung zum Einfluss von Belohnungen und Hinweisen, die mit Belohnungen assoziiert werden, haben eine lange Tradition. Diese reicht bis zu den klassischen Lernexperimenten (d.h. Pavlovsche und instrumentelle Konditionierung) von den berühmten Verhaltensforschern Thorndike, Skinner und Pavlov. Neuste Errungenschaften im Bereich der neurowissenschaftlichen Methoden und Analysetechniken sowie Konzepte aus der Neuroökonomie haben dieses Forschungsfeld auch am Menschen sehr populär gemacht. Diese Doktorarbeit untersucht wie Belohnungen und mit Belohnung assoziierte Hinweise das menschliche, motorische und zielgerichtete Verhalten beeinflussen. Dies ist möglicherweise relevant um psychische Krankheiten, die durch gestörte Belohnungs- oder Lernprozesse charakterisiert sind (z.B. Autismus, Suchterkrankungen) besser zu verstehen. Zudem können durch die Forschungsergebnisse die Bewegungsleistungen im Sport oder in der Rehabilitation positiv beeinflusst werden. In einer ersten Studie untersuchten wir einerseits, wie Belohnung eingesetzt werden kann um die sogenannte motorische Verlangsamung (d.h. mit der Zeit langsameres maximales Fingertippen) zu verringern. Andererseits suchten wir anhand funktioneller Magnetresonanztomografie (fMRT) und Elektroenzephalografie (EEG) die dazugehörigen neurologischen Korrelate / Erkennungszeichen. Wir zeigen, dass Belohnung die motorische Verlangsamung signifikant reduziert indem die neuronale Aktivität im motorischen System erhöht wird. Diese Resultate heben den Zusammenhang zwischen dem Belohnungs- und Bewegungssystem vermutlich durch dopaminerge Leitungsbahnen hervor. In einer zweiten Studie untersuchten wir den Einfluss von belohnungsassoziierten Hinweisen auf das zielgerichtete Verhalten anhand eines experimentellen Paradigmas, genannt Pavlovscher-instrumenteller Transfer (PIT). Verschiedene Belohnungstypen wie Geld, Nahrung oder soziale Bestätigung sind imstande, das menschliche Verhalten zu beeinflussen. Frühere Studien haben sich dennoch nur auf einen Belohnungstyp fokussiert oder die Belohnungstypen nicht ausgeglichen. Deshalb ist immer noch unklar, ob verschiedene Belohnungstypen einen speziellen Einfluss auf das Verhalten haben oder ob eher der subjektive Wert der Belohnung wichtig ist, um das Verhalten zu beeinflussen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass alle individuell angepassten Belohnungstypen (d.h. Geld, Nahrung, soziale Bestätigung) gleich effektive positive Verstärker sind. Sie festigen die Hypothese, dass der subjektive Belohnungswert sehr wichtig dafür ist, wie stark belohnungsassoziierte Hinweise das Verhalten beeinflussen. In einer dritten Studie wandten wir ein gleiches experimentelles Paradigma (d.h. PIT) wie in der zweiten Studie an, dieses Mal jedoch auf eine klinische Population. Zusätzlich massen wir die Augenbewegungen der Studienteilnehmenden. Es wurde früher gezeigt, dass adipöse Personen eine abnormale Sensitivität gegenüber Belohnungen und belohnungsassoziierten Hinweisen haben (wie z.B. Werbung). Es wurde auch nachgewiesen, dass solche nahrungsassoziierten Hinweise zielgerichtetes Verhalten beeinflussen können. Es ist jedoch unklar, ob sich dieser Effekt zwischen normalgewichtigen, übergewichtigen und adipösen Personen unterscheidet. Unsere Ergebnisse zeigen, dass übergewichtige Personen empfindlicher auf nahrungsassoziierte Hinweise reagieren als normalgewichtige und adipöse Personen. Diese Resultate haben auch eine klinische Relevanz, wobei besonders übergewichtige Personen als Zielgruppe für Verhaltenstherapie interessant sein könnten (z.B. Auslöschungstraining, Aufmerksamkeitskontrolltraining, Reaktionstraining). Abschliessend diskutieren wir die praktische Relevanz unserer Resultate und schlagen eine zukünftige Ausrichtung der beiden Forschungsfelder vor. Belohnungen und belohnungsassoziierte Hinweise beeinflussen das motorische und zielgerichtete Verhalten des Menschen sehr stark, was es für praktische Anwendungen aber auch für weitere Grundlagen- und translatorische Forschung relevant macht.
en_US
dc.format
application/pdf
en_US
dc.language.iso
en
en_US
dc.publisher
ETH Zurich
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dc.subject
Reward motivation
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dc.subject
Reward learning
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dc.subject
Motor slowing
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dc.subject
FATIGUE (PHYSIOLOGY)
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dc.subject
LEARNING (NEUROLOGY)
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dc.subject
Functional magnetic resonance imaging (fMRI)
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dc.subject
Electroencephalography (EEG)
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dc.subject
Eye tracking
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dc.subject
Motivation
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dc.subject
Effort
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dc.subject
Goal-directed behaviour
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dc.subject
Conditioning
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dc.title
How rewards and reward-related cues influence human behaviour
en_US
dc.type
Doctoral Thesis
dc.date.published
2018-05-28
ethz.size
106 p.
en_US
ethz.code.ddc
::DDC - DDC::5 - Science
en_US
ethz.code.jel
JEL - JEL::I - Health, Education, and Welfare::I1 - Health::I12 - Health Behavior
en_US
ethz.identifier.diss
25005
en_US
ethz.publication.place
Zurich
en_US
ethz.publication.status
published
en_US
ethz.leitzahl
ETH Zürich::00002 - ETH Zürich::00012 - Lehre und Forschung::00007 - Departemente::02070 - Dep. Gesundheitswiss. und Technologie / Dep. of Health Sciences and Technology::02535 - Institut für Bewegungswiss. und Sport / Institut of Human Movement Sc. and Sport::03963 - Wenderoth, Nicole / Wenderoth, Nicole
en_US
ethz.date.deposited
2018-05-27T13:31:57Z
ethz.source
FORM
ethz.eth
yes
en_US
ethz.availability
Embargoed
en_US
ethz.date.embargoend
2021-05-28
ethz.rosetta.installDate
2018-05-28T06:00:49Z
ethz.rosetta.lastUpdated
2019-01-02T13:06:52Z
ethz.rosetta.versionExported
true
ethz.COinS
ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info:ofi/fmt:kev:mtx:journal&rft.atitle=How%20rewards%20and%20reward-related%20cues%20influence%20human%20behaviour&rft.date=2018&rft.au=Lehner,%20Rea&rft.genre=unknown&rft.btitle=How%20rewards%20and%20reward-related%20cues%20influence%20human%20behaviour
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