BackgroundObsessive-compulsive disorder (OCD) is a psychiatric condition that typically manifests in compulsive urges to perform irrational or excessive avoidance behaviors. A recent account has suggested that compulsivity in OCD might arise from excessive stimulus-response habit formation, rendering behavior insensitive to goal value. We tested if OCD patients have a bias toward habits using a novel shock avoidance task. To explore how habits, as a putative model of compulsivity, might relate to obsessions and anxiety, we recorded measures of contingency knowledge, explicit fear, and physiological arousal.MethodsTwenty-five OCD patients and 25 control subjects completed a shock avoidance task designed to induce habits through overtraining, which were identified using goal-devaluation. The relationship between habitual behavior, erroneous cognitions, and physiological arousal was assessed using behavior, questionnaires, subjective report, and skin conductance responses.ResultsA devaluation sensitivity test revealed that both groups could inhibit unnecessary behavioral responses before overtraining. Following overtraining, OCD patients showed greater avoidance habits than control subjects. Groups did not differ in conditioned arousal (skin conductance responses) at any stage. Additionally, groups did not differ in contingency knowledge or explicit ratings of shock expectancy following the habit test. Habit responses were associated with a subjective urge to respond.ConclusionsThese data indicate that OCD patients have a tendency to develop excessive avoidance habits, providing support for a habit account of OCD. Future research is needed to fully characterize the causal role of physiological arousal and explicit fear in habit formation in OCD. Obsessive-compulsive disorder (OCD) is a psychiatric condition that typically manifests in compulsive urges to perform irrational or excessive avoidance behaviors. A recent account has suggested that compulsivity in OCD might arise from excessive stimulus-response habit formation, rendering behavior insensitive to goal value. We tested if OCD patients have a bias toward habits using a novel shock avoidance task. To explore how habits, as a putative model of compulsivity, might relate to obsessions and anxiety, we recorded measures of contingency knowledge, explicit fear, and physiological arousal. Twenty-five OCD patients and 25 control subjects completed a shock avoidance task designed to induce habits through overtraining, which were identified using goal-devaluation. The relationship between habitual behavior, erroneous cognitions, and physiological arousal was assessed using behavior, questionnaires, subjective report, and skin conductance responses. A devaluation sensitivity test revealed that both groups could inhibit unnecessary behavioral responses before overtraining. Following overtraining, OCD patients showed greater avoidance habits than control subjects. Groups did not differ in conditioned arousal (skin conductance responses) at any stage. Additionally, groups did not differ in contingency knowledge or explicit ratings of shock expectancy following the habit test. Habit responses were associated with a subjective urge to respond. These data indicate that OCD patients have a tendency to develop excessive avoidance habits, providing support for a habit account of OCD. Future research is needed to fully characterize the causal role of physiological arousal and explicit fear in habit formation in OCD.

A recent hypothesis has suggested that core deficits in goal-directed behavior in obsessive-compulsive disorder (OCD) are caused by impaired frontostriatal function. We tested this hypothesis in OCD patients and control subjects by relating measures of goal-directed planning and cognitive flexibility to underlying resting-state functional connectivity.Multiecho resting-state acquisition, combined with micromovement correction by blood oxygen level-dependent sensitive independent component analysis, was used to obtain in vivo measures of functional connectivity in 44 OCD patients and 43 healthy comparison subjects. We measured cognitive flexibility (attentional set-shifting) and goal-directed performance (planning of sequential response sequences) by means of well-validated, standardized behavioral cognitive paradigms. Functional connectivity strength of striatal seed regions was related to cognitive flexibility and goal-directed performance. To gain insights into fundamental network alterations, graph theoretical models of brain networks were derived.Reduced functional connectivity between the caudate and the ventrolateral prefrontal cortex was selectively associated with reduced cognitive flexibility. In contrast, goal-directed performance was selectively related to reduced functional connectivity between the putamen and the dorsolateral prefrontal cortex in OCD patients, as well as to symptom severity. Whole-brain data-driven graph theoretical analysis disclosed that striatal regions constitute a cohesive module of the community structure of the functional connectome in OCD patients as nodes within the basal ganglia and cerebellum were more strongly connected to one another than in healthy control subjects.These data extend major neuropsychological models of OCD by providing a direct link between intrinsically abnormal functional connectivity within dissociable frontostriatal circuits and those cognitive processes underlying OCD symptoms.

Objective: The purpose of this study was to determine the neural correlates of excessive habit formation in obsessive-compulsive disorder (OCD). The authors aimed to test for neurobiological convergence with the known pathophysiology of OCD and to infer, based on abnormalities in brain activation, whether these habits arise from dysfunction in the goal-directed or habit system. Method: Thirty-seven OCD patients and 33 healthy comparison subjects learned to avoid shocks while undergoing a functional MRI scan. Following four blocks of training, the authors tested whether the avoidance response had become a habit by removing the threat of shock and measuring continued avoidance. Task-related differences in brain activity in three regions of interest (the caudate, the putamen, and the medial orbitofrontal cortex) were tested at a statistical threshold set at <0.05 (family-wise-error corrected). Results: Excessive habit formation in OCD patients, which was associated with hyperactivation in the caudate, was observed. Activation in this region was also associated with subjective ratings of increased urge to perform habits. The OCD group, as a whole, showed hyperactivation in the medial orbitofrontal cortex during the acquisition of avoidance; however, this did not relate directly to habit formation. Conclusions: OCD patients exhibited excessive habits that were associated with hyperactivation in a key region implicated in the pathophysiology of OCD, the caudate nucleus. Previous studies indicate that this region is important for goal-directed behavior, suggesting that habit-forming biases in OCD may be a result of impairments in this system, rather than differences in the buildup of stimulus-response habits themselves.

Abstract Serotonin is implicated in aversive processing and updating responses to changing environmental circumstances. Optimising behaviour to maximise reward and minimise punishment may require shifting strategies upon encountering new situations. Likewise, emotional reactions to threats are critical for survival yet must be modified as danger shifts from one source to another. Whilst numerous psychiatric disorders are characterised by behavioural and emotional inflexibility, few studies have examined the contribution of serotonin in humans. We modelled both processes in two independent experiments (N = 97), using instrumental and aversive Pavlovian reversal learning paradigms, respectively. Upon depleting the serotonin precursor tryptophan – in a double-blind randomised placebo-controlled design – healthy volunteers showed impairments in updating both behaviour and emotion to reflect changing contingencies. Reversal deficits in each domain, furthermore, were correlated with the extent of tryptophan depletion. These results translate findings in experimental animals to humans and have implications for the neurochemical basis of cognitive inflexibility.

The authors have withdrawn their manuscript as the results and interpretation have changed substantially following further analyses. Please do not cite this manuscript in its current form. If you have any questions, please contact the corresponding author.

Abstract Background Responding emotionally to danger is critical for survival. Normal functioning also requires flexible alteration of emotional responses when a threat becomes safe. Aberrant threat and safety learning occurs in many psychiatric disorders including post-traumatic stress disorder (PTSD), obsessive-compulsive disorder (OCD), and schizophrenia, where emotional responses can persist pathologically. Whilst there is evidence that threat and safety learning can be modulated by the serotonin systems, there have been few studies in humans. We addressed a critical clinically relevant question: How does pharmacological lowering of serotonin affect the retention of conditioned threat memory? Methods Forty-seven healthy participants underwent threat conditioning on Day 1 followed by an extinction session. Emotional responding was assessed by the skin conductance response (SCR). On Day 2, we employed acute dietary tryptophan depletion to lower serotonin temporarily, in a double-blind placebo-controlled randomized between-groups design. We then tested for the return of conditioned threat memory spontaneous recovery). We also measured self-reported intolerance of uncertainty, known to modulate threat memory expression. Results The expression of emotional memory was attenuated in participants who had undergone tryptophan depletion. Individuals who were more intolerant of uncertainty showed even greater attenuation of emotion following depletion. Conclusions These results support the view that serotonin is involved in predicting aversive outcomes and refine our understanding of the role of serotonin in the persistence of emotional responsivity, with implications for individual differences in vulnerability to psychopathology.

Serotonin is involved in a wide range of mental capacities essential for navigating the social world, including emotion and impulse control. Much recent work on serotonin and social functioning has focused on decision-making. Here we investigated the influence of serotonin on human emotional reactions to social conflict. We used a novel computerised task that required mentally simulating social situations involving unjust harm and found that depleting the serotonin precursor tryptophan -- in a double-blind randomised placebo-controlled design -- enhanced emotional responses to the scenarios in a large sample of healthy volunteers (n = 73), and interacted with individual differences in trait personality to produce distinctive human emotions. Whereas guilt was preferentially elevated in highly empathic participants, annoyance was potentiated in those high in trait psychopathy, with medium to large effect sizes. Our findings show how individual differences in personality, when combined with fluctuations of serotonin, may produce diverse emotional phenotypes. This has implications for understanding vulnerability to psychopathology, determining who may be more sensitive to serotonin-modulating treatments, and casts new light on the functions of serotonin in emotional processing.### Competing Interest StatementT.W.R. discloses consultancy with Cambridge Cognition, Greenfields Bioventures and Unilever; he receives research grants from Shionogi & Co and GlaxoSmithKline and royalties for CANTAB from Cambridge Cognition and editorial honoraria from Springer Verlag and Elsevier. B.J.S discloses consultancy with Cambridge Cognition, Greenfield BioVentures, and Cassava Sciences, and receives royalties for CANTAB from Cambridge Cognition. R.N.C. consults for Campden Instruments and receives royalties from Cambridge Enterprise, Routledge, and Cambridge University Press. J.W.K., F.E.A., R.Y, D.M.C., A.M.A-S., and A.P. declare no conflicts of interest.

Goal-directed and habitual systems orchestrate action control. In disorders of compulsivity, their interplay seems disrupted and actions persist despite being inappropriate and without relationship to the overall goal. We manipulated action-outcome contingency to test whether actions are goal-directed or habitual in obsessive-compulsive disorder (OCD), the prototypical disorder of compulsivity, in which prominent theories have suggested that dysfunctional beliefs underlie the necessity for compulsive actions. OCD patients responded more than controls when an action was causally less related to obtaining an outcome, indicating excessive habitual responding. Patients showed intact explicit action-outcome knowledge but this was not translated normally into behavior; the relationship between causality judgment and responding was blunted. OCD patients' actions were dissociated from explicit action-outcome knowledge, providing experimental support for the ego-dystonic nature of OCD and suggesting that habitual action is not sustained by dysfunctional belief.