The Activity of the Left Inferior Frontal Gyrus and the Error Detection Brain Mechanism During Deception Under Conditions of Different Monetary Benefit

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

This research is aimed at investigating the characteristics of activity of brain areas that underlie action execution and are modulated by the error detection mechanism under conditions of various potential monetary benefits of manipulative truthful and false actions. It is shown that the implementation of potentially less profitable deceptive actions is associated with a relatively higher level of functional activity of the inferior frontal gyrus, a structure that receives information from structures associated with the error detection mechanism. This effect was revealed in experimental conditions with less reinforced deceptive actions, both in comparison with relatively more rewarded deception, and with manipulative truthful actions, regardless of their reward. Moreover, the increase in the profit of deceptive actions is accompanied by the disappearance of a statistically significant difference in the activity of the ventrolateral prefrontal cortex, which has been observed in the comparison of equally low profitable truthful and false actions. These results indicate a possible mechanism of expected monetary benefit influence on the manipulative decision to lie, according to which, the prefrontal structures underlying control of behavior show less susceptibility to the involvement of the error detection mechanism in maintaining deceptive actions.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. D. Korotkov

N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: korotkov@ihb.spb.ru
Russian Federation, St. Petersburg

M. A. Zheltyakova

N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain, Russian Academy of Sciences

Email: korotkov@ihb.spb.ru
Russian Federation, St. Petersburg

R. S. Masharipov

N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain, Russian Academy of Sciences

Email: korotkov@ihb.spb.ru
Russian Federation, St. Petersburg

М. D. Didour

N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain, Russian Academy of Sciences

Email: korotkov@ihb.spb.ru
Russian Federation, St. Petersburg

D. V. Cherednichenko

N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain, Russian Academy of Sciences

Email: korotkov@ihb.spb.ru
Russian Federation, St. Petersburg

М. V. Kireev

N.P. Bechtereva Institute of the Human Brain, Russian Academy of Sciences; Saint-Petersburg State University

Email: korotkov@ihb.spb.ru
Russian Federation, St. Petersburg; St. Petersburg

References

  1. Киреев М.В., Старченко М.Г., Пахомов С.В., Медведев С.В. Этапы мозгового обеспечения заведомо ложных ответов. Физиология человека. 2007. 33: 5.
  2. Киреев М.В., Коротков А.Д., Поляков Ю.И., Аничков А.Д., Медведев С.В. Мозговой механизм детекции ошибок – ПЭТ исследование. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2011. 97: 1060.
  3. Киреев М.В., Медведева Н.С., Коротков А.Д., Медведев С.В. Особенности функционального взаимодействия хвостатого ядра и нижней лобной извилины в процессе обеспечения сознательных ложных действий. Физиология человека. 2015. 41: 29–34.
  4. Киреев М.В., Коротков А.Д., Котомин И., Медведев С.В. Особенности системной организации мозговых систем, вовлекаемые в обеспечение подготовки действий. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2018. 104: 300–311.
  5. Abe N., Suzuki M., Tsukiura T., Mori E., Yamaguchi K., Itoh M., Fujii T. Dissociable roles of prefrontal and anterior cingulate cortices in deception. Cereb. Cortex 2006. 16(2): 192–199. https://doi.org/10.1093/cercor/bhi097
  6. Badre D., Poldrack R.A., Juliana Paré-Blagoev E., Insler R.Z., Wagner A.D. Dissociable Controlled Retrieval and Generalized Selection Mechanisms in Ventrolateral Prefrontal Cortex. Neuron 2005. 47: 907–918. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2005.07.023
  7. Bechtereva N.P., Gretchin V.B. Physiological Foundations of Mental Activity. Int. Rev. Neurobiol. 1969. 11: 329– 352. https://doi.org/10.1016/S0074-7742(08)60392-X
  8. Bechtereva N.P., Medvedev S. V., Abdullaev Y.G. Neural correlate of mental error detection in the human brain cortex. Biomed. Sci. 1991. 2 (3): 301–305.
  9. Bechtereva N.P., Shemyakina N.V., Starchenko M.G., Danko S.G., Medvedev S.V. Error detection mechanisms of the brain: Background and prospects. Int. J. Psychophysiol. 2005. 58 (2–3): 227–234. https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2005.06.005
  10. Berns G.S., Bell E., Capra C.M., Prietula M.J., Moore S., Anderson B. et al. The price of your soul: neural evidence for the non-utilitarian representation of sacred values. Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 2012. 367 (1589): 754–762. https://doi.org/10.1098/RSTB.2011.0262
  11. Bhanji J.P., Beer J.S., Bunge S.A. Taking a gamble or playing by the rules: Dissociable prefrontal systems implicated in probabilistic versus deterministic rule-based decisions. Neuroimage 2010. 49 (2): 1810–1819. https://doi.org/10.1016/J.NEUROIMAGE.2009.09.030
  12. Botvinick M.M., Carter C.S., Braver T.S., Barch D.M., Cohen J.D. Conflict monitoring and cognitive control. Psychol. Rev. 2001. 108 (3): 624–652. https://doi.org/10.1037/0033-295X.108.3.624
  13. Bunge S.A. How we use rules to select actions: A review of evidence from cognitive neuroscience. Cogn. Affect. Behav. Neurosci. 2004. 4 (4): 564–579. https://doi.org/10.3758/CABN.4.4.564
  14. Cannito L., Palumbo R., Sacco P.L. Measure for measure: Effects of money exposure, reward size and loss aversion on cheating. Curr. Res. Behav. Sci. 2023. 4: 100110. https://doi.org/10.1016/J.CRBEHA.2023.100110
  15. Carlson R.W., Crockett M.J. The lateral prefrontal cortex and moral goal pursuit. Curr. Opin. Psychol. 2018. 24: 77–82. https://doi.org/10.1016/J.COPSYC.2018.09.007
  16. Christ S.E., Van Essen D.C., Watson J.M., Brubaker L.E., McDermott K.B. The Contributions of Prefrontal Cortex and Executive Control to Deception: Evidence from Activation Likelihood Estimate Meta-analyses. Cereb. Cortex 2009. 19 (7): 1557–1566. https://doi.org/10.1093/cercor/bhn189
  17. Cieslik E.C., Ullsperger M., Gell M., Eickhoff S.B., Langner R. Success versus failure in cognitive control: meta-analytic evidence from neuroimaging studies on error processing. bioRxiv. 2023. https://doi.org/10.1101/2023.05.10.540136
  18. Deouell L.Y. The frontal generator of the mismatch negativity revisited. J. Psychophysiol. 2007. 21 (3–4): 188–203. https://doi.org/10.1027/0269-8803.21.34.188
  19. Dienes Z. Using Bayes to get the most out of non-significant results. Front. Psychol. 2014. 5: 85883. https://doi.org/10.3389/FPSYG.2014.00781
  20. Dixon M.L., Christoff K. The lateral prefrontal cortex and complex value-based learning and decision making. Neurosci. Biobehav. Rev. 2014. 45: 9–18. https://doi.org/10.1016/J.NEUBIOREV.2014.04.011
  21. Dogan A., Morishima Y., Heise F., Tanner C., Gibson R., Wagner A.F., Tobler P.N. Prefrontal connections express individual differences in intrinsic resistance to trading off honesty values against economic benefits. Sci. Reports 2016. 6 (1): 1–12. https://doi.org/10.1038/srep33263
  22. Fitzgerald K., Todd J. Making Sense of Mismatch Negativity. Front. Psychiatry 2020. 11: 468. https://doi.org/10.3389/FPSYT.2020.00468
  23. Fu Z., Beam D., Chung J.M., Reed C.M., Mamelak A.N., Adolphs R., Rutishauser U. The geometry of domain-general performance monitoring in the human medial frontal cortex. Science 2022. 376 (6593): eabm9922. https://doi.org/10.1126/SCIENCE.ABM9922
  24. Gino F., Pierce L. The abundance effect: Unethical behavior in the presence of wealth. Organ. Behav. Hum. Decis. Process. 2009. 109 (2): 142–155. https://doi.org/10.1016/J.OBHDP.2009.03.003
  25. Hannah R., Aron A.R. Towards real-world generalizability of a circuit for action-stopping. Nat. Rev. Neurosci. 2021. 22 (9): 538–552. https://doi.org/10.1038/s41583-021-00485-1
  26. Ito A., Abe N., Fujii T., Ueno A., Koseki Y., Hashimoto R. et al. The role of the dorsolateral prefrontal cortex in deception when remembering neutral and emotional events. Neurosci. Res. 2011. 69 (2): 121–128. https://doi.org/10.1016/j.neures.2010.11.001
  27. Jeffreys H. The theory of probability. 3rd. Ed. Oxford, Engl. Oxford Univ. Press 1961. 470.
  28. Karim A.A., Schneider M., Lotze M., Veit R., Sauseng P., Braun C., Birbaumer N. The truth about lying: Inhibition of the anterior prefrontal cortex improves deceptive behavior. Cereb. Cortex 2010. 20 (1): 205–213. https://doi.org/10.1093/cercor/bhp090
  29. Kireev M., Korotkov A., Medvedeva N., Medvedev S. Possible role of an error detection mechanism in brain processing of deception: PET-fMRI study. Int. J. Psychophysiol. 2013. 90 (3): 291–299. https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2013.09.005
  30. Kouchaki M., Smith-Crowe K., Brief A.P., Sousa C. Seeing green: Mere exposure to money triggers a business decision frame and unethical outcomes. Organ. Behav. Hum. Decis. Process. 2013. 121 (1): 53–61. https://doi.org/10.1016/J.OBHDP.2012.12.002
  31. Lee T.M.C., Liu H.L., Tan L.H., Chan C.C.H., Mahankali S., Feng C.M. et al. Lie detection by functional magnetic resonance imaging. Hum. Brain Mapp. 2002. 15 (3): 157–164. https://doi.org/10.1002/HBM.10020
  32. MacDonald A.W., Cohen J.D., Andrew Stenger V., Carter C.S. Dissociating the role of the dorsolateral prefrontal and anterior cingulate cortex in cognitive control. Science 2000. 288 (5472): 1835–1838. https://doi.org/10.1126/SCIENCE.288.5472.1835
  33. Masina F., Tarantino V., Vallesi A., Mapelli D. Repetitive TMS over the left dorsolateral prefrontal cortex modulates the error positivity: An ERP study. Neuropsychologia 2019. 133: 107153. https://doi.org/10.1016/J.NEUROPSYCHOLOGIA.2019.107153
  34. McClure S.M., Laibson D.I., Loewenstein G., Cohen J.D. Separate neural systems value immediate and delayed mone tary rewards. Science. 2004. 306 (5695): 503–507. https://doi.org/10.1126/science.1100907
  35. Miller E.K., Cohen J.D. An integrative theory of prefrontal cortex function. Annu. Rev. Neurosci. 2001. 24: 167–202. https://doi.org/10.1146/ANNUREV.NEURO.24.1.167
  36. Morein-Zamir S., Robbins T.W. Fronto-striatal circuits in response-inhibition: Relevance to addiction. Brain Res. 2015. 1628: 117–129. https://doi.org/10.1016/J.BRAINRES.2014.09.012
  37. Nuñez J.M., Casey B.J., Egner T., Hare T., Hirsch J. Intentional false responding shares neural substrates with response conflict and cognitive control. Neuroimage 2005. 25 (1): 267–277. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2004.10.041
  38. Oldfield R.C. The assessment and analysis of handedness: The Edinburgh inventory. Neuropsychologia 1971. 9 (1): 97–113. https://doi.org/10.1016/0028-3932(71)90067-4
  39. Paavilainen P. The mismatch-negativity (MMN) component of the auditory event-related potential to violations of abstract regularities: a review. Int. J. Psychophysiol. 2013. 88 (2): 109–123. https://doi.org/10.1016/J.IJPSYCHO.2013.03.015
  40. Parro C., Dixon M.L., Christoff K. The neural basis of motivational influences on cognitive control. Hum. Brain Mapp. 2018. 39 (12): 5097. https://doi.org/10.1002/HBM.24348
  41. Priori A., Mameli F., Cogiamanian F., Marceglia S., Tiriticco M., Mrakic-Sposta S. et al. Lie-specific involvement of dorsolateral prefrontal cortex in deception. cereb. Cortex 2008. 18 (2): 451–455. https://doi.org/10.1093/CERCOR/BHM088
  42. Sawilowsky S.S. New effect size rules of thumb. J. Mod. Appl. Stat. Methods 2009. 8 (2): 26. https://doi.org/10.22237/jmasm/1257035100
  43. Schönwiesner M., Novitski N., Pakarinen S., Carlson S., Tervaniemi M., Näätänen R. Heschl’s gyrus, posterior superior temporal gyrus, and mid-ventrolateral prefrontal cortex have different roles in the detection of acoustic changes. J. Neurophysiol. 2007. 97 (3): 2075–2082. https://doi.org/10.1152/JN.01083.2006
  44. Shalvi S., Eldar O., Bereby-Meyer Y. Honesty requires time (and lack of justifications). Psychol. Sci. 2012. 23 (10): 1264–1270. https://doi.org/ 10.1177/0956797612443835
  45. Sharma E., Mazar N., Alter A.L., Ariely D. Financial deprivation selectively shifts moral standards and compromises moral decisions. Organ. Behav. Hum. Decis. Process. 2014. 123 (2): 90–100. https://doi.org/10.1016/J.OBHDP.2013.09.001
  46. Souza M.J., Donohue S.E., Bunge S.A. Controlled retrieval and selection of action-relevant knowledge mediated by partially overlapping regions in left ventrolateral prefrontal cortex. Neuroimage 2009. 46 (1): 299–307. https://doi.org/10.1016/J.NEUROIMAGE.2009.01.046
  47. Spence S.A., Hunter M.D., Farrow T.F.D., Green R.D., Leung D.H., Hughes C.J., Ganesan V. A cognitive neurobiological account of deception: Evidence from functional neuroimaging. Philos. Trans. R. Soc. B Biol. Sci. 2004. https://doi.org/10.1098/rstb.2004.1555
  48. Sun P., Ling X., Zheng L., Chen J., Li L., Liu Z., Cheng X., Guo X. Modulation of financial deprivation on deception and its neural correlates. Exp. Brain Res. 2017. 235 (11): 3271–3277. https://doi.org/10.1007/S00221-017-5052-Y
  49. Winkler I., Czigler I. Mismatch negativity: deviance detection or the maintenance of the “standard.” Neuroreport 1998. 9 (17): 3809–3813. https://doi.org/10.1097/00001756-199812010-00008
  50. Wu J., Huang J., Li J., Chen X., Xiao Y. The role of conflict processing mechanism in deception responses. Sci. Rep. 2022. 12 (1): 18300. https://doi.org/10.1038/S41598-022-21569-7
  51. Yeung N., Botvinick M.M., Cohen J.D. The neural basis of error detection: Conflict monitoring and the error-related negativity. Psychol. Rev. 2004. 111 (4): 931–959. https://doi.org/10.1037/0033-295X.111.4.931
  52. Yin L., Weber B. I lie, why don’t you: Neural mechanisms of individual differences in self-serving lying. Hum. Brain Mapp. 2019. 40 (4): 1101–1113. https://doi.org/10.1002/hbm.24432
  53. Zhou Y., Wang Y., Rao L.L., Yang L.Q., Li S. Money talks: Neural substrate of modulation of fairness by monetary incentives. Front. Behav. Neurosci. 2014. 8 (MAY): 80319. https://doi.org/10.3389/FNBEH.2014.00150/ABSTRACT
  54. Zhu L., Jenkins A.C., Set E., Scabini D., Knight R.T., Chiu P.H. et al. Damage to dorsolateral prefrontal cortex affects tradeoffs between honesty and self-interest. Nat. Neurosci. 2014 1710 2014. 17 (10): 1319–1321. https://doi.org/10.1038/nn.3798

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Diagram of the test task. Registration of the BOLD-signal (a signal dependent on the oxygen content in the blood) was performed using a Philips Achieva 3 Tesla MRIr. Structural T1-weighted images, which were used for spatial normalization of functional images, were recorded with the following parameters: field of view – 240 × 240 (FOV); TR – 25 MS; slices – 130 axial slices with a thickness of 1 mm and a pixel size of 1 × 1 mm; the angle of deviation of the magnetization vector – 30°. The BOLD-signal was registered using echoplanar single-pulse sequences with the following parameters (dynamic scans): the time of registration of 32 axial slices was 2 seconds (TE =35 MS), with a field of view of 208 × 208, the angle of deviation of the magnetization vector (flip angle) of 90° and the pixel size of 3 × 3 mm. The thickness of the slices was 3 mm.

Download (284KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Influence of size of monetary benefit on the level of activation in the left inferior lower frontal gyrus. (а) Clusters of significant increase of BOLD-signal during deceptive actions compared to truthful (Kireev et al., 2013); (б) The cluster located in the inferior frontal gyrus, reflecting the area which enhances functional interaction with the left caudate nucleus (marked with a red arrow) (Киреев et al., 2015). This cluster in the inferior frontal gyrus was chosen as a region of interest for the current paper; (в) Voxels in the analyzed region of interest, which revealed significant interactions of the factors “type of actions” and “size of monetary benefit”; (г) Changes in BOLD-signal in left inferior frontal gyrus when comparing deceptive and truthful “suggestions” in conditions of different size of monetary benefit. BOLD-blood oxygenation level dependent signal, Deception – deceptive “offer” about the orientation of the arrow, Truth – truthful “offer” about the orientation of the arrow, IFG – inferior frontal gyrus of the left hemisphere of the human brain.

Download (549KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».