The role of serotonin in human behaviour is critically informed by approaches which allow in vivo modification of synaptic serotonin. However, characterising the effects of increased serotonin signalling in human models of behaviour is challenging given the limitations of available experimental probes (e.g., SSRIs). Here we use a now accessible approach to directly increase synaptic serotonin in humans - a selective serotonin releasing agent - and examine its influence on domains of behaviour historically considered core functions of serotonin. Computational techniques including reinforcement learning and drift diffusion modelling were fit to observed behaviour. Reinforcement learning models revealed that increased synaptic serotonin reduced sensitivity specifically for outcomes in aversive but not appetitive contexts. Furthermore, increasing synaptic serotonin enhanced behavioural inhibition, and shifted bias towards impulse control during exposure to aversive emotional probes. These effects were seen in the context of overall improvements in memory for neutral verbal information. Our findings highlight the direct effects of increased synaptic serotonin on human behaviour, underlining its critical role in guiding decision-making within aversive and neutral contexts, and offering broad implications for longstanding theories of central serotonin function.

Abstract Affective biases can influence how past events are recalled from memory. However, the mechanisms underlying how discrete affective events shape memory formation and subsequent recall are not well understood. Further understanding this is important given the central role of negative biases in affective memory recall in depression and antidepressant drug action. In order to capture cognitive processes associated with affective memory formation and recall, we studied value-based decision-making between affective memories in two within-subject experiments (n=45 and n=74). Our findings suggest that discrete affective events, created by large magnitude Wheel of Fortune (WoF) outcomes, influence affective memory formation processes during reinforcement-learning (RL). After 24 hours, we show that healthy volunteers display stable preferences during value-based recall of affective memories in a binary decision-making task. Computational modelling of these preferences demonstrated a positive bias during value-based recall, induced by previously winning in the WoF. We further showed that value-based decision-making between affective memories engages the pupil-linked central arousal systems, leading to pupil constriction prior to, and differential pupil dilation after the decision onset depending on the valence of the chosen options. Taken together, we demonstrate that mechanisms underlying human affective memory systems can be described by RL and probability weighting models. This approach could be used as a translational assay to study the effects of novel antidepressants.

The serotonin 4 receptor (5-HT

The role of serotonin in human behaviour is informed by approaches which allow in vivo modification of synaptic serotonin. However, characterising the effects of increased serotonin signalling in human models of behaviour is challenging given the limitations of available experimental probes, notably selective serotonin reuptake inhibitors. Here we use a now-accessible approach to directly increase synaptic serotonin in humans (a selective serotonin releasing agent) and examine its influence on domains of behaviour historically considered core functions of serotonin. Computational techniques, including reinforcement learning and drift diffusion modelling, explain participant behaviour at baseline and after week-long intervention. Reinforcement learning models reveal that increasing synaptic serotonin reduces sensitivity for outcomes in aversive contexts. Furthermore, increasing synaptic serotonin enhances behavioural inhibition, and shifts bias towards impulse control during exposure to aversive emotional probes. These effects are seen in the context of overall improvements in memory for neutral verbal information. Our findings highlight the direct effects of increasing synaptic serotonin on human behaviour, underlining its role in guiding decision-making within aversive and more neutral contexts, and offering implications for longstanding theories of central serotonin function.