In everyday life, we have to decide whether it is worth exerting effort to obtain rewards. Effort can be experienced in different domains, with some tasks requiring significant cognitive demand and others being more physically effortful. The motivation to exert effort for reward is highly subjective and varies considerably across the different domains of behaviour. However, very little is known about the computational or neural basis of how different effort costs are subjectively weighed against rewards. Is there a common, domain-general system of brain areas that evaluates all costs and benefits? Here, we used computational modelling and functional magnetic resonance imaging (fMRI) to examine the mechanisms underlying value processing in both the cognitive and physical domains. Participants were trained on two novel tasks that parametrically varied either cognitive or physical effort. During fMRI, participants indicated their preferences between a fixed low-effort/low-reward option and a variable higher-effort/higher-reward offer for each effort domain. Critically, reward devaluation by both cognitive and physical effort was subserved by a common network of areas, including the dorsomedial and dorsolateral prefrontal cortex, the intraparietal sulcus, and the anterior insula. Activity within these domain-general areas also covaried negatively with reward and positively with effort, suggesting an integration of these parameters within these areas. Additionally, the amygdala appeared to play a unique, domain-specific role in processing the value of rewards associated with cognitive effort. These results are the first to reveal the neurocomputational mechanisms underlying subjective cost–benefit valuation across different domains of effort and provide insight into the multidimensional nature of motivation.

Mirror neurons, as originally described in the macaque, have two defining properties [1Gallese V. Fadiga L. Fogassi L. Rizzolatti G. Action recognition in the premotor cortex.Brain. 1996; 119: 593-609Crossref PubMed Scopus (3294) Google Scholar, 2Di Pellegrino G. Fadiga L. Fogassi L. Gallese V. Rizzolatti G. Understanding motor events: A neurophysiological study.Exp. Brain Res. 1992; 91: 176-180Crossref PubMed Scopus (2113) Google Scholar]: They respond specifically to a particular action (e.g., bringing an object to the mouth), and they produce their action-specific responses independent of whether the monkey executes the action or passively observes a conspecific performing the same action. In humans, action observation and action execution engage a network of frontal, parietal, and temporal areas. However, it is unclear whether these responses reflect the activity of a single population that represents both observed and executed actions in a common neural code or the activity of distinct but overlapping populations of exclusively perceptual and motor neurons [3Dinstein I. Thomas C. Behrmann M. Heeger D.J. A mirror up to nature.Curr. Biol. 2008; 18: R13-R18Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (203) Google Scholar]. Here, we used fMRI adaptation to show that the right inferior parietal lobe (IPL) responds independently to specific actions regardless of whether they are observed or executed. Specifically, responses in the right IPL were attenuated when participants observed a recently executed action relative to one that had not previously been performed. This adaptation across action and perception demonstrates that the right IPL responds selectively to the motoric and perceptual representations of actions and is the first evidence for a neural response in humans that shows both defining properties of mirror neurons.

Summary

 Speed-accuracy trade-off is an intensively studied law governing almost all behavioral tasks across species. Here we show that motivation by reward breaks this law, by simultaneously invigorating movement and improving response precision. We devised a model to explain this paradoxical effect of reward by considering a new factor: the cost of control. Exerting control to improve response precision might itself come at a cost—a cost to attenuate a proportion of intrinsic neural noise. Applying a noise-reduction cost to optimal motor control predicted that reward can increase both velocity and accuracy. Similarly, application to decision-making predicted that reward reduces reaction times and errors in cognitive control. We used a novel saccadic distraction task to quantify the speed and accuracy of both movements and decisions under varying reward. Both faster speeds and smaller errors were observed with higher incentives, with the results best fitted by a model including a precision cost. Recent theories consider dopamine to be a key neuromodulator in mediating motivational effects of reward. We therefore examined how Parkinson's disease (PD), a condition associated with dopamine depletion, alters the effects of reward. Individuals with PD showed reduced reward sensitivity in their speed and accuracy, consistent in our model with higher noise-control costs. Including a cost of control over noise explains how reward may allow apparent performance limits to be surpassed. On this view, the pattern of reduced reward sensitivity in PD patients can specifically be accounted for by a higher cost for controlling noise.

Parkinson's disease (PD) is traditionally conceptualised as a disorder of movement, but recent data suggest that motivational deficits may be more pervasive than previously thought. Here, we ask whether subclinical deficits in incentivised decision-making are present in PD and, if so, whether dopaminergic therapy ameliorates such deficits. We devised a novel paradigm in which participants decided whether they were willing to squeeze a hand-held dynamometer at varying levels of force for different magnitudes of reward. For each participant, we estimated the effort level at which the probability of accepting a reward was 50% – the effort 'indifference point'. Patients with PD (N = 26) were tested ON and OFF their usual dopaminergic medication, and their performance compared to those of age-matched controls (N = 26). No participant was clinically apathetic as defined by the Lille Apathy Rating Scale (LARS). Our data show that, regardless of medication status, patients with PD chose to engage less effort than controls for the lowest reward. Overall, however, dopamine had a motivating effect on participants' choice behaviour – patients with PD chose to invest more effort for a given reward when they were in the ON relative to OFF dopamine state. Importantly, this effect could not be attributed to motor facilitation. We conclude that deficits in incentivised decision-making are present in PD even in the absence of a clinical syndrome of apathy when rewards are low, but that dopamine acts to eliminate motivational deficits by promoting the allocation of effort.

Abstract Choosing how much effort to expend is a critical for everyday decisions. While effort-based decision-making is altered in common psychopathologies and many neuroimaging studies have been conducted to examine how effort is valued, it remains unclear where the brain processes effort-related costs and integrates them with rewards. Using meta-analyses of combined maps and coordinates of functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies (total N = 22), we showed that raw effort demands consistently activated the pre-supplementary motor area (pre-SMA). In contrast, the net value of effortful reward consistently activated regions, such as the ventromedial prefrontal cortex (vmPFC) and ventral striatum (VS), that have been previously implicated in value integration in other cost domains. The opposite activation patterns of the pre-SMA and vmPFC imply a double dissociation of these two regions, in which the pre-SMA is involved in pure effort cost representation and the vmPFC in net value integration. These findings advance our understanding of the neural basis of effort-related valuation and reveal potential brain targets to treat motivation-related disorders.

Poor social connection is considered a risk factor for dementia. Since socializing behaviors may cluster together or act compensatorily, we aimed to investigate social connection patterns and their association with dementia, for men and women separately.

Abstract Rationale: Dopamine signalling supports motor skill learning in a variety of ways, including through an effect on cortical and striatal plasticity. One neuromodulator that has been consistently linked to motor skill learning is dopamine. However, the specific role of dopamine D2 receptor in the acquisition and consolidation stages of motor learning remains unclear. Objectives To examine the effect of a selective D2 receptor antagonist on human motor skill acquisition and consolidation. Methods In this randomised, double-blind, placebo-controlled design, healthy adult men and women (N = 23) completed a sequential motor skill learning task after taking either sulpiride (800mg) or placebo. A 20-minute bout of high-intensity interval cycling exercise was included to enhance experimental effects and counteract potentially confounding sedative effects of sulpiride. Results Sulpiride reduced performance during motor skill acquisition relative to placebo in the first session, however this difference was abolished at the subsequent retention test. Sulpiride did not reduce consolidation of learning as expected, however it led to a reduction in speed of execution relative to placebo. Conclusions Our results demonstrate that neuromodulation at the dopamine D2 receptor is critical in the early acquisition of a novel motor skill. These results may have functional relevance in motor rehabilitation as reduced dopamine transmission can impact performance during initial learning and slow subsequent performance of the skill.

Background The risk–benefit balance of statin use in healthy older people is uncertain. We describe the baseline characteristics of the STAREE (Statins in Reducing Events in the Elderly) trial, which is a randomized, double‐blind, placebo‐controlled trial among community‐dwelling older people; the trial evaluated the effect of atorvastatin 40 mg for the prevention of major cardiovascular events (cardiovascular death, nonfatal myocardial infarction or stroke), and on disability‐free survival (survival free of both dementia and persistent physical disability). Methods and Results STAREE enrolled people aged ≥70 years from 1583 general practices across Australia with no history of clinical cardiovascular disease, diabetes, or dementia. Baseline data collected included demographic, clinical, cognitive (Modified Mini‐Mental State Examination), psychological (Center for Epidemiologic Studies Short Depression Scale), lifestyle, medical, physical, blood and urine measures, and quality of life. Demographic and clinical characteristics of study participants were then compared with publicly available landmark statin trials. A total of 9971 participants were recruited (mean±SD age 74.7±4.5 years, 4023 (40%) ≥75 years, 52% women) between July 2015 and March 2023. The mean low‐density lipoprotein cholesterol was 3.27 mmol/L (SD=0.72; 126 mg/dL). Hypertension was reported by 43% of participants and the mean blood pressure was 136/80 mm Hg. Compared with previous landmark statin trials that included primary prevention cohorts, STAREE is unique in including such a large number of older (≥75 years) independent‐living people. Conclusions STAREE is the largest primary prevention trial of statins powered to address the important clinical outcomes of major cardiovascular events, disability‐free survival, and cognition in older people. Registration https://www.clinicaltrials.gov ; Unique identifier: NCT02099123.

Abstract Slowed responding to sensory inputs presented in contralesional space is pervasive following unilateral cerebral stroke, but the causal neurophysiological pathway by which this occurs remains unclear. To this end, here we leverage a perceptual decision-making framework to disambiguate information processing stages between sensation and action in 30 unilateral stroke patients (18 right hemisphere, 12 left hemisphere) and 27 neurologically healthy adults. By recording neural activity using electroencephalography (EEG) during task performance, we show that the relationship between strokes in either hemisphere and slowed contralesional response times is sequentially mediated by weaker target selection signals in the contralateral hemisphere (the N2c ERP), and subsequently delayed evidence accumulation signals (the centroparietal positivity). Notably, asymmetries in CPP and response times across hemispheres are associated with everyday functioning. Together, these data suggest a plausible neurophysiological pathway by which post-stroke contralesional slowing arises and highlight the utility of neurophysiological assessments for tracking clinically relevant behaviour.

Abstract Cardiorespiratory exercise is known to modulate motor cortical plasticity in young adults, but the influence of ageing on this relationship is unknown. Here, we compared the effects of a single session of cardiorespiratory exercise on motor cortical plasticity in young and older adults. We acquired measures of cortical excitatory and inhibitory activity of the primary motor cortex using transcranial magnetic stimulation (TMS) from 20 young ( M ± s.d. = 25.30 ± 4.00 years) and 20 older ( M ± s.d. = 64.10 ± 6.50 years) healthy adults. Single and paired pulse TMS measures were collected before and after a 20-minute bout of high-intensity interval cycling exercise or an equivalent period of rest, and again after intermittent theta burst stimulation (iTBS). In both young and older adults, exercise led to an increase in glutamatergic excitation and a reduction in gamma-aminobutyric acid (GABA) inhibition. However, in contrast to younger adults, older adults showed an attenuated plasticity response to iTBS following exercise. These results demonstrate an age-dependent decline in cortical plasticity and indicate that a preceding bout of high-intensity interval exercise may be less effective for enhancing primary motor cortex plasticity in older adults. Our findings align with the hypothesis that the capacity for cortical plasticity is altered in older age. Key points Exercise enhances motor cortical plasticity in young adults, but how ageing influences this effect is unknown. Here, we compared primary motor cortical plasticity responses in young and older adults before and after a bout of high-intensity interval exercise, and again after a plasticity-inducing protocol – intermittent theta burst stimulation. In both young and older adults, exercise led to an increase in glutamatergic excitation and a reduction in gamma-aminobutyric acid (GABAergic) inhibition. Our key result was that older adults showed an attenuated plasticity response to theta burst stimulation following exercise, relative to younger adults. Our findings demonstrate an age-dependent decline in exercise-enhanced cortical plasticity and indicate that a preceding bout of high-intensity interval exercise may be less effective for enhancing primary motor cortex plasticity in older adults.