Наверное, когда-то это случалось со всеми. Вы впервые едете в ресторан. На перекрестке вы делаете поворот. Вы едете несколько минут, а потом еще несколько минут. Ничего не видно. В голову закрадывается тревожная мысль: "Я должен быть там сейчас. Я ошибся??"
В какой момент вы сделаете разворот и вернетесь назад? Все зависит от того, насколько вы уверены в своем решении на распутье. Если вы следуете простой догадке, вы можете вернуться назад. Если вы следуете напечатанным инструкциям ресторана, вы можете быть более уверены в своем решении и продолжать двигаться в том же направлении.
Чувство того, что мы знаем – и не знаем
Чувство того, что мы знаем – и чего не знаем – является универсальным человеческим опытом и часто считается признаком самосознания. Но новое исследование, проведенное нейробиологами из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL), предполагает, что оценка уверенности, лежащая в основе решений, может быть продуктом очень простого типа обработки информации в мозгу, широко распределяемой между видами и не ограничивающейся строго такими, как мы, которые осознают себя.
Эта замечательная перспектива возникает в результате экспериментов, проведенных на лабораторных крысах, о которых на этой неделе в журнале Nature сообщил доцент CSHL Адам Кепекс, доктор философии.D., в сотрудничестве с Zachary F. Майнен, доктор философии.D., Адъюнкт-профессор CSHL и руководитель группы нейробиологической программы Шампалимо в Институте Гюльбенкяна де Синсиа недалеко от Лиссабона, Португалия.
"У всех нас есть интуитивное чутье; мы знаем наши убеждения из наших простых догадок," сказал Кепекс, который возглавляет лабораторию в CSHL, посвященную раскрытию нейронных схем, лежащих в основе принятия решений. "Это чувство уверенности или ее отсутствие имеет решающее значение для нашего успеха, но то, как она возникает в мозгу, долгое время оставалось загадкой."
Крысы проходят тест на запах
Чтобы решить эту проблему, Кепекс, Майнен и его коллеги обучили крыс принимать решения разной сложности. Поскольку крысы обладают превосходным обонянием, это было достигнуто путем многократного предъявления им запахов, состоящих из смеси двух химических веществ, и просьбы определить, какой компонент был сильнее, чтобы получить небольшое вознаграждение.
Точно варьируя точную смесь компонентов, можно было управлять сложностью решения и, следовательно, прогнозируемым уровнем неопределенности животных. Эта задача похожа на вопрос человека, является ли конкретная смесь синего и зеленого цветов более синей или более зеленой. Уверенность обычно наиболее высока, когда смесь преимущественно зеленого или синего цвета. Неопределенность наиболее высока, когда смесь содержит примерно равное количество каждого цвета.
Команда записывала сигналы от отдельных нейронов в мозгу грызунов, когда их проверяли на распознавание запахов. Они обнаружили, что нейроны в части мозга, известной как орбитофронтальная кора (область мозга, обнаруженная как у крыс, так и у людей), сигнализируют о неопределенности решений, "стрельба" намного активнее в сложных тестах по сравнению с более простыми тестами.
"Эти нейроны, кажется, регистрировали после того, как крыса приняла решение, насколько неуверенно животное было в том, что оно вот-вот получит желаемую награду," Майнен объяснил. "Мы проверили несколько альтернативных объяснений, но лучшим объяснением наблюдаемой нами нейронной активности было то, что эти нейроны сигнализировали об уверенности животного в своих решениях."
Результаты были удивительными. "Хотя предыдущая работа предполагала, что оценка достоверности может быть сложным процессом, ограниченным только людьми и, возможно, другими приматами," сказал Kepecs, "Наши результаты, напротив, показывают, что для мозга оценить уверенность в выборе не сложнее, чем вычислить сам выбор."
Как уверенность может определять поведение
Продемонстрировав, что мозг крысы производит расчеты достоверности, исследователи искали способ продемонстрировать, влияют ли такие расчеты на поведение крыс. Они провели серию обонятельных испытаний, в которых была внесена важная модификация первоначального плана задания. Как и в первом наборе испытаний, крысы принимали решения, связанные с различением двух запахов; они были вознаграждены после определенного периода задержки, если они решили правильно, и ничего не получили, если их решение было неправильным.
В модифицированном задании существенно увеличена задержка награды. Однако в ожидании награды крысам была предоставлена возможность прервать испытание, не зная, было ли их решение правильным или неправильным, и вернуться к началу, чтобы начать новое испытание. "Этот новый вариант прерывания и перезапуска представляет собой решение, которое следует принимать на основе уровня уверенности в получении вознаграждения," Кепекс сказал. Это похоже на решение сделать разворот, когда ресторан не найден в приведенном выше примере: повернетесь ли вы назад и когда, зависит от того, насколько вы уверены в решении, принятом на перекрестке.
Кепекс и Майнен предположили, что, если бы крысы не были уверены в своем первоначальном решении относительно запаха, они с большей вероятностью прервали бы испытание. "В конечном итоге уверенность в получении награды напрямую зависит от уверенности животных в принятом ими решении. Таким образом, мы стремились измерить внутреннюю для животных переменную – насколько они уверены в том, сделали ли они правильный выбор или нет, – наблюдая, как она влияет на их поведение."
Исследователи действительно обнаружили, что крысы предпочтительно прерывали неопределенные испытания. Это показало, что они могут не только рассчитать уровень своей уверенности в данном решении, но и использовать этот расчет в последующих решениях для определения поведения.
Взятые вместе, эти эксперименты показывают "что оценка уверенности – это не сложная функция, специфичная для людей, а ключевой компонент процесса принятия решений, который, вероятно, встречается во всем животном мире," сказал Kepecs. По словам Майнена, "будущие исследования такого рода могут пролить свет на вопрос о том, как мы формируем интуитивное ощущение прочности убеждения, как мы отличаем факты от самих вымыслов."
Citaton: "Нейронные корреляты, вычисления и поведенческое влияние уверенности в решении" появляется в предварительном онлайн-выпуске журнала Nature от 10 августа 2008 г. (doi: 10.1038 / природа07200). Полная цитата выглядит следующим образом: Адам Кепекс, Наошиге Учида, Хатим Заривала и Захари Ф. Mainen.
Источник: Лаборатория Колд-Спринг-Харбор