Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/98736
Title: Decision-making under uncertainty: Linking barin. behavior and family factors in patients with type 1 diabetes
Authors: Jorge, Helena Margarida Venâncio Miguel
Orientador: Castelo Branco, Miguel de Sá e Sousa
Relvas, Ana Paula
Keywords: Diabetes Mellitus Tipo 1; Tomada de decisão sob incerteza na economia e na saúde; Neurociências da Decisão; Família; Sistemas e Doença Crónica; Type 1 Diabetes Mellitus; Decision-making under uncertainty in economic and health domains; Decision Neuroscience; Family; Systems and Chronic Disease
Issue Date: 10-Nov-2021
Project: SFRH/BD/132881/2017 
Place of publication or event: Universidade de Coimbra
Abstract: A Diabetes Mellitus tipo 1 (DM1), uma doença crónica de saúde global com elevados custos para a saúde pública, requer comportamentos repetidos e diários de tomada de decisão que têm interferência nas rotinas familiares, como monitorização da glicémia e cuidados especiais com as refeições. Caso contrário, estes doentes correm o risco de desenvolver complicações de saúde a curto e longo prazo. A questão central da presente tese é compreender como sáo tomadas decisões difíceis com consequências pessoais, para além do domínio económico, ou seja, a tomada de decisão em saúde, numa doença incapacitante ao longo da vida: a Diabetes Mellitus Tipo 1 (DM1). Tratando-se de uma decisão social sob incerteza no domínio da saúde e sabendo que a tomada de decisão depende do contexto, abordámos a Neuroeconomia, as Neurociências Sociais e os Modelos Sistémicos da Família e da Doença Crónica como enquadramento global para orientar a nossa revisão de literatura e metodologia. Respondemos a esta questão geral através de duas vias principais. Em primeiro lugar, formulamos a hipótese de que elevadas taxas de baixa adesão terapêutica podiam estar relacionadas com alterações no processo de tomada de decisão e variáveis familiares. Definimos perfis de risco com base no auto-relato de decisão de risco comportamental que diferenciasse doentes com controle metabólico alterado (N=49, NoMC) e pacientes com controle metabólico bem-sucedido (N=42, MC), através de questionários e tarefas experimentais. Um grupo de participantes saudáveis (N=53) também foi avaliado, mas, neste caso, o estado metabólico é estável e não alterado. A bateria multidimensional de tomada de decisão de risco incluiu três medidas de perceção de risco (adiar a obtenção da recompensa, risco passado e presente e decisão de risco em diferentes domínios) e construtos relacionados com os riscos, impulsividade e o comportamento alimentar. As três tarefas experimentais interativas foram Balloon Analogue Risk Task [BART] e dois novos jogos experimentais, investigando os contextos neuroeconómicos e de saúde. Os fatores familiares, de personalidade, cognitivos e sociodemográficos foram avaliados por questionários familiares e de personalidade, inteligência fluida e cristalizada, funções executivas (memória) e um questionário sociodemográfico. Descobrimos que grupos com e sem controle metabólico podem ser identificados de forma independente por meio de uma análise de cluster baseada em dados com variáveis de risco e variáveis familiares. O controle metabólico foi definido através dos valores individuais de HbA1c ao longo do tempo revelando a sua dinâmica, formando assim dois grupos entre os doentes – sem controlo metabólico (NoMC) e com controlo metabólico (MC). Testes paramétricos e não paramétricos para amostras independentes permitiram-nos descobrir diferenças significativas de grupo. Os grupos foram emparelhados por idade, género e estado civil e não foi encontrada nenhuma diferença ao nível do desempenho cognitivo. Para além de elevado neuroticismo e reduzida extroversão, o grupo NoMC evidenciou reduzido autocontrolo, menor perceção de risco no contexto de saúde, maior risco geral no passado e no presente, menor capacidade de adiar a recompensa. Estes doentes também obtiveram pior desempenho no BART com tendência para um perfil avesso ao risco, mantendo o mesmo padrão de comportamento ao longo do tempo. Durante os jogos de confiança, os dois grupos identificaram as contingências associadas a cada jogador, mas a sua colaboração no contexto de saúde diferiu. Enquanto que os doentes sem controlo metabólico tiveram em conta as contingências da recompensa, os doentes com controlo metabólico colaboraram desse o início independentemente da recompensa. Tanto o funcionamento familiar, congruência, salário, nível educacional, HbA1c e comportamento alimentar emocional provaram ser preditores de menor controlo metabólico. Em segundo lugar, colocamos como hipótese que as escolhas sob incerteza não adaptativas estão relacionadas com alterações no processamento de risco neural e são dependentes do contexto. Pacientes com diabetes tipo 1 e controles (participantes saudáveis) foram submetidos a um exame de ressonância magnética funcional enquanto realizavam a Tarefa BART e os jogos de Confiança. Os padrões de atividade cerebral e os resultados comportamentais no BART mostraram que os grupos diferem perante a incerteza e a ambiguidade. Os mecanismos da tomada de decisão adaptativa e a impulsividade cognitiva estão afetados na Diabetes Mellitus Tipo 1 e predizem o estatuto biológico. Os doentes mantiveram o padrão de ativação mesmo após a sucessivas decisões, permanecendo numa situação de ansiedade e conflito, comprovada pela ativação das vias inibitórias e emocionais. Curiosamente, os mecanismos neuronais associados à motivação, recompensa e impulsividade, nomeadamente áreas límbicas e frontais como o mPFC e PFC inferior, estriado, núcleos dopaminérgicos do tronco cerebral e insula, desempenham um papel crucial para explicar padrões apresentados pelos doentes com controlo metabólico alterado. A atividade cerebral e os resultados do desempenho nas tarefas de confiança revelaram que a HbA1c é um índice bioquímico preditor do processamento de risco e padrões de ativação neuronais alterados na diabetes tipo 1. Este padrão é diferente de acordo como o contexto e também de acordo com o comprometimento biológico. O contexto de saúde revelou ser mais emocionalmente relevante e exigiu aos doentes decisões mais difíceis e auto-consequentes. Doentes com controlo metabólico alterado revelaram ativações cerebrais relacionadas com controlo inibitório no contexto económico, e no contexto de saúde em áreas ligadas a conflito e monitorização do erro (rede neuronal da saliência). De acordo com o nosso conhecimento até ao momento, os estudos experimentais e de neuroimagem desta tese são inovadores e pioneiros para a neuroeconomia e neurociências sociais, dando um salto na investigação para a tomada de decisões em contexto de saúde sob incerteza em doenças crónicas. Ligando três dimensões interdependentes - cérebro, comportamento e contexto familiar - com uma variável biológica de variação de controle metabólico (hemoglobina glicosilada), obtivemos uma evidência científica integrada para o comportamento não adaptativo e alterações no processamento de risco neural em adultos com Diabetes Mellitus Tipo 1. Este conhecimento é útil para a planificação de intervenções personalizados e para orientar trabalhos futuros de investigação básica e clínica.
Type 1 Diabetes Mellitus (T1DM), a global health chronic disease with high-cost public health, requires iterated daily decision-making behaviors with interference on family routine as glycemic monitoring and special care with meals. Otherwise, they risk self-consequential short and long-term health complications. The main question of the present thesis is to understand how people decide in face of self-consequent difficult choice, beyond the economic domain, namely health related decision-making, in a lifelong disabling disorder: Type 1 Diabetes Mellitus (T1DM). To understand social decision-making under uncertainty in the health domain and knowing that decision-making is context-dependent, we selected Neuroeconomics, Social Neurosciences and Family Systems Models of Chronic Diseases as the global frameworks to guide and design our literature review and methodology. We answered to this general question by two main roads. First, we hypothesized that high rates of low adherence might be related to decision-making impairments and family variables. We defined self-perception and behavioral risk decision profiles that differentiate patients with impaired metabolic control (N=49, NoMC) and patients with successful metabolic control (N=42, MC) through a self-report survey and experimental tasks. A health control group (N=53) was also assessed but in this case metabolic status is stable and not disrupted. The multidimensional battery of risk decision-making included three measures of risk perception [1)delay discounting, 2)past and present risk and 3)risk taking in economic and health domains], and risk-related behaviors as impulsivity and eating behavior. The three experimental interactive tasks were the Balloon Analogue Risk Task [BART] and two novel trust games, investigating neuroeconomic and health contexts. Psychosocial, personality, cognitive and sociodemographic factors were assessed by a quantitative methodology with family and personality questionnaires, fluid and crystallized intelligence, executive functions (memory) and a sociodemographic survey, respectively. We found out that groups of metabolic and no metabolic control could be independently discovered through data driven cluster analysis with risk and family variables. Metabolic control was defined through individual values of HbA1c over time revealing its dynamic, forming two groups within patients: impaired metabolic control (NoMC) and successful metabolic control (MC). Independent sample parametric and non-parametric tests allowed us to find out group differences. Groups were matched for age, gender and civil status and no cognitive differences were found. Different decision-making profiles emerged. Beyond high neuroticism and low extroversion, NOMC presented reduced self-control, misperception of risk in health context, higher past and present general risk and lower capacity to delay reward. They also performed worse in BART with a tendency to a risk averse profile and they maintained the same behavioral pattern throughout the game. During trust games, both groups showed be able to detect payoff contingencies of each player in each context, but their collaboration differ in health setting. NoMC groups is not indifferent to payoff contingencies whereas compliance patients opted to collaborate regardless of the doctor payoff. Family functioning and congruence, income, educational level, HbA1c values, and emotional eating behavior proved to be significant predictors of lower metabolic control. Second, we hypothesized that suboptimal choices under uncertainty are related to altered neural risk processing and context dependent. Other group of patients with T1DM and controls (healthy participants) were scanned in fMRI while they performed the three experimental tasks. Brain activity and behavioral results in BART showed that groups differ in face of uncertainty and ambiguity. Adaptive decision-making mechanisms and cognitive impulsivity are affected in T1DM and predict the biological status. Patients kept a same pattern of activation even after iterative decision- making, showing activation of brain regions involved in anxiety and conflict monitoring. Interestingly, motivation, reward, and impulsive neural mechanisms in particular frontal and limbic areas as middle and inferior frontal cortex, striatum, midbrain dopaminergic nuclei and insula, seem to play a pivotal role to explain biological worsening in patients with impaired metabolic control. Brain activity and behavior results in trust games revealed that T1DM that HbA1c is a biochemical index that predicts modified risk processing and neural activation patterns in Type 1 Diabetes. This pattern differs according to context and according to biological worsening. Health context was emotionally more relevant and required hard self-consequent decision for patients. The effect of biological worsening in investment was differently in economic and health context: neural activity in regions related to inhibitory control for economic context and for error monitoring/conflict (saliency network) in the health context. To the best of our knowledge, experimental and neuroimaging studies of this thesis are innovative and pioneering in neuroeconomics and social neurosciences, providing a translation to health decision-making under uncertainty in lifelong disorders. Linking three interdependent dimensions – brain, behavior, and social context- with a biological variable of metabolic control variation (glycaeted hemoglobin) we got an integrated scientific evidence for impaired behavior and neural risk processing in T1DM which might be helpful for personalized interventions and to guide future basic and clinical research studies.
Description: Tese de Doutoramento em Psicologia, área de especialização em Psicologia Clínica, área temática Psicologia da Família e Intervenção Familiar, apresentada à Faculdade de Psicologia e Ciências da Educação da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/98736
Rights: openAccess
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