The somatic marker hypothesis (somatische marker hypothese) houdt zich bezig met de mogelijke rol van bepaalde gebieden in de prefrontale cortex bij processen als het nemen van besluiten en redeneren. Patiënten met schade aan de prefrontale cortex, met name in de ventrale en mediale delen, tonen enorme beperkingen in persoonlijke- en sociale besluiten nemen. Vaak zijn er ook problemen met plannen. Intelligentie, geheugen en kennis blijven intact. Patiënten met ventromediale (prefrontale) schade tonen naast abnormaal besluiten nemen ook afwijkingen in emotie en gevoel.

Achtergrond kennis

Besluitvorming en redeneren is afhankelijk van verschillende niveaus van neurobiologische operaties, die plaatsvinden in de geest of daarbuiten. Het werkgeheugen en aandacht zorgen ervoor dat er mentale handelingen (mind operations) kunnen plaatsvinden. Kennis over situaties, mensen, opties voor actie en uitkomsten zijn nodig voor besluitvorming en redeneren. Deze kennis is dispositioneel, wat betekent dat het impliciete kennis is. Deze kennis wordt expliciete kennis door motorische reacties of beelden.

Structuren in de ventromediale prefrontale cortex vormen verbanden tussen de feiten van een bepaalde situatie en het type bioregulerende staat (inclusief emotionele staat). Deze verbanden zijn echter dispositioneel, wat betekent dat ze een bij een bepaalde situatie een emotie kunnen activeren door terug te vallen op de juiste subcorticale en corticale structuren. Er wordt in feite een soort herinnering gevormd tussen deze twee situaties.

Het proces (feitelijke-emotionele set) kan openlijk of verkapt zijn. Wanneer het proces openlijk is, dan heeft de somatische staat een alarm functie (prikkelend/aansturend). De resultaten verschijnen op een openlijk cognitief niveau. Daarentegen heeft de somatische staat een vertekenend signaal (biasing signal) wanneer het proces verkapt is. Het resultaat is vaak niet bewust, omdat er wordt gewerkt met neurotransmitter systemen.

Wanneer de somatische marker afwezig is, worden de opties en uitkomsten bepaald door logische operaties. Dit proces is echter langzamer en neemt de vorige ervaring niet mee in het besluitvormingsproces.

Neuraal netwerk voor somatische markers

De ventrale en mediale prefrontale cortex ontvangen direct of indirect projecties van alle sensorische modaliteiten. Deze gebieden hebben projecties met autonomische controle structuren en ze hebben bidirectionele connecties met de hippocampus en amygdala.

De aard van de marker

In processen als besluitvorming en redeneren is het somatische signaal belangrijk, omdat in deze processen vaak verbonden zijn met beloning en straf, ook wel plezier en pijn. In bepaalde situaties zijn er dus hogere orde herinneringen nodig die feiten en bijbehorende lichaamsstaten weergeven.

Testen van de hypothese

Emotioneel geladen stimuli: het idee in dit experiment is dat met patiënten met bilaterale schade aan de ventromediale prefrontale cortex geen somatische staat genereren in reactie op emotioneel geladen stimuli.

Drie groepen proefpersonen (controle groep, mensen met schade buiten de prefrontale cortex en mensen met bilaterale schade aan de ventromediale prefrontale cortex) bekeken neutrale emotionele afbeeldingen en emotioneel geladen afbeeldingen terwijl hun huidgeleiding reactie werd gemeten. Proefpersonen met de ventromediale prefrontale schade toonden geen reactie op de emotioneel geladen afbeeldingen, terwijl de controle groep en de niet frontale hersenbeschadiging groep een normale reactie hierop vertoonden.

Gokken: in dit experiment worden proefpersonen blootgesteld aan een kaartspelletje, waarin ze gradueel leren hoe dit spelletje te spelen door beloningen en boetes. Er zijn vier stapels kaarten waarvan kaarten mogen worden getrokken. Elke stapel geeft andere geldbedragen en verschillen in de frequentie en hoogte van de boetes. Er kunnen geen exacte calculaties worden gemaakt, maar de proefpersonen moeten aanvoelen welke stapel(s) het meest winstgevend is/zijn. Normale proefpersonen en patiënten zonder frontale schade nemen kaarten van elke stapel en gaan uiteindelijk over tot de meest winstgevende stapels. Daarentegen nemen ventromediale prefrontale patiënten kaarten van de slechte stapels en verliezen uiteindelijk al hun geld. Mogelijkheden waarom deze mensen zo slecht zijn in het kaartspelletje zijn: ze kiezen voor directe beloning en negeren de latere ernstige boete, ze zijn niet gevoelig voor straf en ze zijn niet gevoelig voor de consequenties in de toekomst (positief en negatief). Dit is mogelijk te wijten aan het falen van reactieremming. Vorige ervaringen met leren in een soortgelijke situatie hadden dit mogelijk kunnen onderdrukken.

De psychofysiologische dimensie van gokken

Het bovenstaande experiment werd nogmaals gedaan terwijl de huidgeleiding van de proefpersonen werd gemeten. De normale proefpersonen reageren met een hoge amplitude huidgeleidingsreacties wanneer ze een kaart trekken van de slechte stapels (bij goede stapels is hier geen reactie in huidgeleiding). Daarentegen vertonen ventromediale prefrontale proefpersonen geen reactie in huidgeleiding wanneer zij kaarten trekken van een slechte stapel. Mogelijk is de huidgeleidingsreactie een vroeg alarm signaal van de ventromediale prefrontale cortex. Dit signaal heeft effect op de verdere verwerking van de feitelijke kennis verbonden met de situatie (en leidt bijvoorbeeld tot een negatieve bias).