Многие решения именно такие. Банка томатной пасты на распродаже в продуктовом магазине — фантастическая сделка, если она не испортилась, но если это произошло, вы выбросили свои деньги.
Подобные решения – классическая ситуация, рассматриваемая экономистами. Новое исследование, проведенное в лаборатории Джона О’Доэрти, профессора Флетчера Джонса в Калифорнийском технологическом институте, направлено на то, чтобы понять, как мозг реализует такого рода решения, путем тестирования вычислительной модели, которая предполагает, как представления о вознаграждении и риске строятся на основе опыта.
Нейронная обработка вознаграждения и риска ранее изучалась в Калифорнийском технологическом институте с помощью метода, называемого функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ), которая измеряет изменения кровотока внутри мозга. Исследователи обнаружили, что область мозга, называемая передней островковой долей, активируется, когда люди оценивают риск и обрабатывают неопределенность.
В новом исследовании электроды, имплантированные глубоко в мозг пациентов (для несвязанных терапевтических целей), позволили О’Доэрти и его команде получить еще более точные измерения активности мозга во время принятия решений.
Работа показала, что, как и ожидалось, так называемая ошибка предсказания вознаграждения (разница между ожидаемым значением и наблюдаемым значением) появляется первой, а за ней следует ошибка прогнозирования риска (разница между ожидаемой неопределенностью и фактической неопределенностью), которая опирается на те же нейронные процессы, что и ошибка предсказания вознаграждения. Оба сигнала были обнаружены в передней островковой доле.
Эти результаты свидетельствуют о том, что ошибка прогнозирования вознаграждения используется для вычисления ошибки прогнозирования риска, которая затем может быть использована для обучения оценке риска, что является необходимым руководством для принятия решений.
Эти результаты были опубликованы в выпуске Nature Communications от 9 марта 2024 года.
Винсент Мэн (Vincent Man), старший научный сотрудник в области нейробиологии и соавтор статьи, объясняет: «фМРТ отлично говорит нам, где в мозге что-то происходит, но она ограничена с точки зрения того, чтобы сказать нам, когда что-то происходит, по крайней мере, в быстрых временных масштабах, в которых, по нашему мнению, разворачиваются эти нейронные процессы».
Для этого исследования пациенты, которых оценивали на предмет эпилепсии, были набраны в больницах и клиниках Университета Айовы. Чтобы контролировать судорожную активность, этим людям имплантировали электроды глубоко в ключевые области мозга, в том числе в переднюю островковую долю, что позволило исследователям обнаружить нейронную активность в микросекундном масштабе времени, что невозможно с фМРТ.
Затем участники сыграли в очень простую карточную игру, используя 10 игральных карт, пронумерованных от туза до 10, при этом туз считался за единицу. Их попросили предсказать, не видя глаз, будет ли вторая карта выше или ниже по значению, чем первая. Поскольку ни одна из карт не была видна, это всегда было совершенно случайным предположением.
После того, как была показана первая карточка, участники получали некоторую информацию о том, насколько точной может быть их догадка. Например, если они предсказывали, что вторая карта будет младше, а первая карта была 10, они сразу же знали, что их догадка верна. Если первой картой был туз, они знали, что ошибались. Но если первой картой была пятерка, исход оставался неопределенным до тех пор, пока не открывалась вторая карта.
«По сути, в этой игре мы рисуем дугу от отсутствия неопределенности к максимальной неопределенности», — объясняет Мэн, работающий в лаборатории О’Доэрти. «Вычислительная модель предсказывает, что вы делаете одно вычисление и формируете ожидание относительно риска. Когда вы видите вторую карту, происходит второе вычисление для оценки ожидаемого риска».
Вычисления, используемые для составления этих прогнозов, обозначаются как ошибка прогнозирования вознаграждения (RePE) — процесс обновления между ожидаемым вознаграждением и наблюдаемым вознаграждением (фактической вытянутой картой) и ошибка прогнозирования риска (RiPE) — процесс оценки ожидаемого риска по отношению к наблюдаемому риску.
Активность, обнаруженная в передней островковой доле во время этих игр, показала именно этот двухступенчатый процесс после отображения второй карты: сначала оценка прогноза вознаграждения, а затем оценка ошибки прогнозирования риска.
«Мы проверяем теоретическую идею о взаимосвязи между вознаграждением и риском и о том, как они соотносятся друг с другом», — говорит Мэн. «Тот факт, что нейронная сигнатура согласуется с теорией, хорош; Это обосновывает теорию».
О’Доэрти добавляет: «Определение того, как мозг генерирует такого рода вычисления, может помочь нам в конечном итоге построить более точные модели того, как мозг учится и принимает решения, что может быть полезно не только для понимания того, как работает мозг в целом, но и, потенциально, для понимания того, как эти процессы могут идти неправильно при таких заболеваниях, как зависимость от азартных игр. наркомания или другие психические расстройства».