White matter microstructural bases of loss aversion. A neuroeconomic and Diffusion Tensor Imaging study. (Basi microstrutturali dell'avversione alle perdite nei fasci di sostanza bianca: uno studio neuroeconomico con Diffusion Tensor Imaging)

The past two decades have witnessed a rise in the number of studies investigating value-based decision making with a methodological framework that goes under the definition of "neuroeconomics". The importance of decision making is not restricted to everyday life choices under normal circumstances (e.g.: foraging or financial decision), but rather extend to pathological situations characterized by impaired choices (e.g.: addiction). We focused on the neural bases of loss aversion, i.e. the general tendency to prefer avoiding losses to acquiring equivalent gains, or in simpler words the feeling that “losses loom larger than gains”. Firstly theorized in the framework of Kahneman and Tversky’s “Prospect Theory”, its existence is still debated today. A considerable neuroscientific literature, however, has shown a complex pattern of brain responses underlying the modulation of decision making by loss aversion. On this basis, we took a diffusion tensor imaging (DTI) approach to investigate the relationship between individual differences in loss aversion and white matter microstructural properties. To this purpose, ninety-seven healthy volunteers participated in a behavioural task requiring to either accept or reject mixed gambles offering a 50% chance to gain or lose different amounts of money. Subsequently, they underwent an MRI scan including sequences for DTI, providing individual metrics of distinct microstructural properties of white matter tracts. Significant correlations between such metrics and the individual degree of loss aversion were found in tracts connecting brain areas which have already been associated to the evaluative processes underlying decision making, and particularly the uncinate fasciculus alongside the superior and inferior longitudinal fasciculi. To the best of our knowledge, this is one of the very first studies combining loss aversion and DTI. The present findings highlight the crucial role of structural connectivity in shaping evaluations, choices and actual behaviours. These results might pave the way for further investigations addressing in more depth the neural bases of both normal and impaired decision-making in different populations.

Negli ultimi due decenni si è assistito a un aumento del numero di studi che indagano sul “value-based decision-making”, con un quadro metodologico che rientra nella definizione di "neuroeconomia". L'importanza del processo decisionale non si limita alle scelte della vita quotidiana in circostanze normali (es.: foraggiamento o decisione finanziaria), ma si estende piuttosto a situazioni patologiche caratterizzate da scelte alterate (es.: dipendenza). Ci siamo concentrati sulle basi neurali dell'avversione alla perdita, ovvero la tendenza generale a preferire evitare le perdite rispetto all'acquisizione di guadagni equivalenti, o, in parole più semplici, la sensazione per cui “le perdite sembrano più grandi più dei guadagni”. Teorizzata per la prima volta nell’ambito della "Teoria del Prospetto" di Kahneman e Tversky, la sua esistenza è ancora dibattuta oggi. Una considerevole letteratura neuroscientifica, tuttavia, ha mostrato un complesso modello di risposte cerebrali che manifestano una modulazione del processo decisionale mediata dall'avversione alla perdita. Su questa base, abbiamo utilizzato la tecnica di Diffusion Tensor Imaging (DTI) per studiare la relazione tra le differenze individuali nell'avversione alla perdita e le proprietà microstrutturali della sostanza bianca. A questo scopo, novantasette volontari sani hanno partecipato a un compito comportamentale che richiedeva di accettare o rifiutare scommesse miste che offrivano una probabilità del 50% di guadagnare o perdere diverse somme di denaro. Successivamente, sono stati sottoposti a una risonanza magnetica comprendente sequenze per DTI, che ha fornito metriche individuali di distinte proprietà microstrutturali dei tratti della sostanza bianca. Correlazioni significative tra tali metriche e il grado individuale di avversione alle perdite sono state trovate in tratti che collegano aree cerebrali già associate ai processi valutativi alla base del processo decisionale, in particolare il fascicolo uncinato assieme ai fascicoli longitudinali superiori e inferiori. Per quanto ne sappiamo, questo è uno dei primissimi studi che combina avversione alle perdite e DTI. I presenti risultati evidenziano il ruolo cruciale della connettività strutturale nel plasmare valutazioni, scelte e comportamenti reali. Questi risultati potrebbero aprire la strada a ulteriori indagini che affrontino in modo più approfondito le basi neurali del processo decisionale, sia normale che alterato, in diverse popolazioni.