Neurocercetătorii au înțeles, în sfârșit, cum iau oamenii decizii

Neurocercetătorii au înțeles cum iau oamenii decizii. Un nou model matematic oferă o perspectivă asupra modului în care creierul procesează diferite indicii, precum imaginile și sunetele, în timpul luării deciziilor. Descoperirile realizate de cercetătorii de la Princeton ar putea, într-o zi, să ajute la înțelegerea disfuncțiilor circuitelor cerebrale în afecțiuni neurologice precum Alzheimer și să îmbunătățească Inteligența Artificială, de la asistenți digitali precum Alexa până la tehnologia din spatele mașinilor autonome.

Rezultatele au fost publicate în revista Nature Neuroscience.

• „Micro-fulgerele” din picăturile de apă ar fi putut declanșa viața pe Pământ
• Donarea frecventă de sânge ar putea fi benefică și pentru sănătatea donatorului

În timpul unui drum spre serviciu, trecătorii sunt expuși la numeroase semnale senzoriale, cum ar fi lumina unui semafor pietonal care indică dacă este sigur să traverseze sau dacă trebuie să fie atenți la trafic. În timp ce simbolul unei persoane care merge se aprinde și oamenii încep să traverseze, o ambulanță poate trece în viteză spre intersecție.

Felul în care creierul gestionează informațiile senzoriale contradictorii sau complementare, cum ar fi luminile colorate și sirenele puternice, și ajunge la o decizie rațională rămâne un subiect intens studiat, dar încă plin de mistere.

Cum iau oamenii decizii?

O regiune esențială pentru luarea deciziilor este cortexul prefrontal, situat chiar în spatele ochilor, considerat centrul gândirii avansate.

Cum iau oamenii decizii? Studiile anterioare au arătat că activitatea neuronilor din cortexul prefrontal în timpul luării deciziilor este complexă și variabilă. De exemplu, un neuron se poate activa doar atunci când un semafor este verde și o mașină blochează trecerea de pietoni. Totuși, modul în care aceste celule interpretează semnalele senzoriale și generează un răspuns comportamental, cum ar fi decizia de a traversa pe roșu, rămâne dificil de descifrat.

Diverse metode matematice au fost folosite pentru a înțelege mecanismele circuitelor neuronale care leagă dinamica creierului de acțiunile pe care le luăm, fiecare având limitările sale. Unul dintre aceste modele este rețeaua neuronală recurentă, care poate fi antrenată să execute sarcini de luare a deciziilor, dar ale cărei conexiuni complexe sunt dificil de interpretat.

O abordare diferită

Într-un studiu recent, Christopher Langdon, doctor în neuroștiințe și cercetător postdoctoral, împreună cu Tatiana Engel, profesoară asistentă de neuroștiințe, au propus un nou model matematic numit „modelul circuitului latent” pentru a explica mai bine cum iau oamenii decizii.

Spre deosebire de modelele neuronale complexe, Langdon și Engel sugerează o abordare de tip „câțiva lideri în loc de mulțime”. În loc să analizeze întreaga rețea neuronală, cercetătorii au investigat dacă un număr mic de neuroni-cheie ar putea influența activitatea întregului grup și, implicit, luarea deciziilor. Acest fenomen este cunoscut în neuroștiințe sub numele de „mecanism de dimensiune redusă”.

„Scopul cercetării a fost să aflăm dacă aceste mecanisme de dimensiune redusă funcționează în interiorul rețelelor neuronale recurente mari”, a explicat Langdon.

Pentru a-și testa ipoteza, Langdon și Engel au aplicat noul model pe rețele neuronale recurente antrenate să realizeze o sarcină de luare a deciziilor în funcție de context.

Această sarcină, efectuată de oameni, maimuțe sau computere, presupunea afișarea unei forme pe ecran (pătrat sau triunghi, indiciu de context), urmată de o grilă în mișcare (indiciu senzorial). În funcție de forma afișată inițial, participanții trebuiau să identifice fie culoarea grilei (roșu sau verde), fie direcția mișcării acesteia (stânga sau dreapta).

Utilizând noul model, cercetătorii au descoperit că, atunci când mișcarea era indiciul relevant, neuronii din cortexul prefrontal care procesau forma suprimau activitatea celulelor responsabile pentru culoare. În schimb, când participanții trebuiau să distingă între roșu și verde, neuronii responsabili pentru mișcare erau inhibați, scrie Eurek Alert.

Cum iau oamenii decizii? Mecanismul implicat

„A fost foarte interesant să descoperim un mecanism clar și interpretabil ascuns într-o rețea neuronală complexă”, a spus Langdon.

Modelul circuitului latent face predicții despre modul în care alegerile se schimbă atunci când este modificată forța conexiunilor dintre diferite noduri latente. Acest lucru le permite cercetătorilor să testeze dacă structura latentă a conexiunilor este esențială pentru performanța sarcinii. Într-adevăr, autorii au observat că eliminarea anumitor conexiuni din circuit a afectat rezultatele în mod previzibil.

„Ce este fascinant la acest model este că ne permite să transpunem principiile unui circuit neuronal simplu într-o rețea mare și complexă. Atunci când construiești un circuit neuronal mic manual, poți experimenta cu conexiunile și observa efectele asupra comportamentului. Acum, am demonstrat că acest lucru este posibil și pentru rețele mai mari”, a explicat Langdon.

Creierul uman, cu mai mulți neuroni decât există stele în Calea Lactee, este incredibil de complex. Totuși, noul model al circuitului latent deschide noi posibilități pentru înțelegerea modului în care interacțiunea dintre sute de celule nervoase generează procesele cognitive care ne determină alegerile.

Dificultățile în luarea deciziilor sunt o caracteristică a multor tulburări psihice, de la depresie la ADHD. Prin elucidarea mecanismelor matematice prin care creierul ia decizii, acest model ar putea contribui la o mai bună înțelegere a acestor afecțiuni și la îmbunătățirea sistemelor de Inteligență Artificială, de la asistenți digitali precum Alexa până la mașini autonome. Următorii pași implică aplicarea acestui model la alte sarcini decizionale utilizate frecvent în laborator.

„Multe dintre sarcinile controlate strict pe care le studiază cercetătorii ar putea avea mecanisme latente relativ simple. Speranța mea este că acum putem începe să le identificăm în acele seturi de date”, a spus Langdon.

Vă recomandăm să citiți și:

Folosirea excesivă a ecranelor, legată de probleme în dezvoltarea limbajului la copii

Cum o lună de abstinență poate duce la „dezgustul față de carne”

Un studiu revoluționar propune o cauză unică a bolii Alzheimer

Evoluția ar putea fi de vină pentru că nu ne putem abține din scărpinare