Podejmując złożone decyzje, musimy brać pod uwagę wiele czynników. Niektóre opcje mają wysoką opłacalność, ale niosą ze sobą potencjalne ryzyko; inne wiążą się z mniejszym ryzykiem, ale mogą wiązać się z nimi niższą nagrodę.
Nowe badanie z MIT rzuca światło na tę część mózgu, która pomaga nam podejmować tego typu decyzje. Zespół badawczy znalazł grupę neuronów w prążkowiu mózgu, które kodują informacje o potencjalnych skutkach różnych decyzji. Komórki te stają się szczególnie aktywne, gdy zachowanie prowadzi do innego wyniku niż oczekiwano, co zdaniem naukowców pomaga mózgowi przystosować się do zmieniających się okoliczności.
„Wiele tej aktywności mózgu wiąże się z zaskakującymi wynikami, ponieważ jeśli wynik jest oczekiwany, tak naprawdę nie ma się niczego do nauczenia. Widzimy, że istnieje silne kodowanie zarówno nieoczekiwanych nagród, jak i nieoczekiwanych negatywnych wyników” – mówi Bernard Bloem, były postdoc MIT i jeden z głównych autorów nowego badania.
Zaburzenia w tego rodzaju podejmowaniu decyzji są cechą charakterystyczną wielu zaburzeń neuropsychiatrycznych, zwłaszcza lęku i depresji. Nowe odkrycia sugerują, że niewielkie zakłócenia w aktywności tych neuronów prążkowia mogą spowodować, że mózg będzie podejmował impulsywne decyzje lub zostanie sparaliżowany niezdecydowaniem, twierdzą naukowcy.
Rafiq Huda, były postdoc MIT, jest również głównym autorem artykułu, który pojawia się w Nature Communications. Ann Graybiel, profesor MIT Institute i członek McGovern Institute for Brain Research, jest starszym autorem badania.
Uczenie się z doświadczenia
Wiadomo, że prążkowie, położone głęboko w mózgu, odgrywa kluczową rolę w podejmowaniu decyzji wymagających oceny wyników określonego działania. W ramach tego badania naukowcy chcieli dowiedzieć się więcej o neuronowych podstawach podejmowania przez mózg decyzji dotyczących kosztów i korzyści, w których zachowanie może mieć zarówno pozytywne, jak i negatywne skutki.
Aby zbadać ten rodzaj podejmowania decyzji, naukowcy wyszkolili myszy, aby kręciły kołem w lewo lub w prawo. W każdej turze otrzymywali kombinację nagrody (słodzona woda) i negatywnego wyniku (mały podmuch powietrza). Gdy myszy wykonywały zadanie, nauczyły się maksymalizować dostarczanie nagród i minimalizować dostarczanie podmuchów powietrza. Jednak w ciągu setek prób naukowcy często zmieniali prawdopodobieństwo otrzymania nagrody lub podmuchu powietrza, więc myszy musiały dostosować swoje zachowanie.
Gdy myszy nauczyły się dokonywać tych korekt, naukowcy rejestrowali aktywność neuronów w prążkowiu. Spodziewali się znaleźć aktywność neuronalną, która odzwierciedla, które działania są dobre i należy je powtarzać, a które złe i których należy unikać. Podczas gdy niektóre neurony to zrobiły, naukowcy odkryli również, ku swojemu zdziwieniu, że wiele neuronów zakodowało szczegóły dotyczące związku między działaniami a obydwoma rodzajami wyników.
Naukowcy odkryli, że te neurony reagowały silniej, gdy zachowanie skutkowało nieoczekiwanym rezultatem, to znaczy, gdy obracanie kołem w jednym kierunku powodowało odwrotny skutek, jak w poprzednich próbach. Wydaje się, że te „sygnały błędu” dotyczące nagrody i kary pomagają mózgowi zrozumieć, że nadszedł czas na zmianę taktyki.
Większość neuronów, które kodują te sygnały błędów, znajduje się w striosomach – skupiskach neuronów zlokalizowanych w prążkowiu. Wcześniejsze prace wykazały, że striosomy wysyłają informacje do wielu innych części mózgu, w tym do regionów wytwarzających dopaminę i regionów zaangażowanych w planowanie ruchu.
„Striosomy wydają się w większości śledzić rzeczywiste wyniki” — mówi Bloem. „Decyzja, czy wykonać działanie, czy nie, co zasadniczo wymaga integracji wielu wyników, prawdopodobnie dzieje się gdzieś w mózgu”.
Wydawanie osądów
Odkrycia mogą mieć znaczenie nie tylko dla myszy uczących się zadania, ale także dla wielu decyzji, które ludzie muszą podejmować każdego dnia, gdy rozważają ryzyko i korzyści każdego wyboru. Zjedzenie dużej miski lodów po obiedzie prowadzi do natychmiastowej satysfakcji, ale może przyczynić się do przybrania na wadze lub złego stanu zdrowia. Decydując się na marchewki, poczujesz się zdrowszy, ale stracisz radość ze słodkiego przysmaku.
„Z perspektywy wartości można je uznać za równie dobre” — mówi Bloem. „Odkryliśmy, że prążkowie również wie, dlaczego są one dobre, i wie, jakie są korzyści i koszty każdego z nich. W pewnym sensie aktywność tam odzwierciedla znacznie więcej potencjalnych wyników niż tylko prawdopodobieństwo wyboru to.”
Ten rodzaj złożonego podejmowania decyzji jest często upośledzony u osób z różnymi zaburzeniami neuropsychiatrycznymi, w tym lękiem, depresją, schizofrenią, zaburzeniem obsesyjno-kompulsywnym i zespołem stresu pourazowego. Nadużywanie narkotyków może również prowadzić do upośledzenia oceny sytuacji i impulsywności.
„Możesz sobie wyobrazić, że jeśli wszystko jest ustawione w ten sposób, nie byłoby tak trudno pomylić się, co jest dobre, a co złe, ponieważ są pewne neurony, które uruchamiają się, gdy wynik jest dobry, a także działają kiedy wynik jest zły” – mówi Graybiel. „Nasza zdolność do wykonywania naszych ruchów lub myśli w sposób, który nazywamy normalnym sposobem, zależy od tych różnic, a jeśli się rozmyją, to prawdziwy problem”.
Nowe odkrycia sugerują, że terapia behawioralna ukierunkowana na etap, na którym informacje o potencjalnych wynikach są zakodowane w mózgu, może pomóc osobom cierpiącym na te zaburzenia – twierdzą naukowcy.
Badania były finansowane przez National Institutes of Health/National Institute of Mental Health, Saks Kavanaugh Foundation, William N. i Bernice E. Bumpus Foundation, Simons Foundation, Nancy Lurie Marks Family Foundation, National Eye Institute, National Institute of Neurological Disease and Stroke, National Science Foundation, Simons Foundation Autism Research Initiative oraz JSPS KAKENHI.