מודל מתמטי חדש שופך אור על האופן בו המוח מעבד רמזים שונים, כמו מראות וצלילים, במהלך קבלת ההחלטות. הממצאים של מדעי המוח של פרינסטון עשויים יום אחד לשפר את האופן בו מעגלי המוח משתבשים בהפרעות נוירולוגיות, כמו אלצהיימר, ויכולים לעזור למוח מלאכותי, כמו אלכסה או טכנולוגיית מכוניות בנהיגה עצמית, מועילים יותר.
הממצאים פורסמו ב -10 בפברואר בכתב העת מדעי המוח הטבעייםו
בהליכה לעבודה, הנוסעים נתקלים באותות חושיים רבים לאורך מסלולם, כמו זוהר של אות מסלול חוצה המציין אם זה בטוח לחצות או להיזהר מהתנועה המתקרבת. כאשר הקריקטורה הגולמית של אדם שהולך נדלקת ואנשים מתחילים לחצות, אמבולנס שואג עשוי להבריח את הגוש ולקראת הצומת.
בדיוק כיצד מלהטט המוח מלהטט ומידע חושי קשור, כמו איתותים צבעוניים וסירנות רועשות, ומקבל החלטה הגיונית נחקר זמן רב אך עדיין תעלומה.
אזור מוח אחד קריטי לקבלת החלטות הוא קליפת המוח הקדם -פרונטלית, היושבת ממש מאחורי העיניים ומוערכת כמוקד הקוגניציה הגבוהה יותר.
מחקרים קודמים מצאו כי התגובה של תאי מוח בודדים בקליפת המוח הקדמית במהלך קבלת ההחלטות היא רב-גונית ומורכבת. לדוגמה, נוירון בקליפת המוח הקדמית עשוי רק לירות בתגובה לרמזור ירוק כאשר יש מכונית החוסמת את המעבר. הבנה אחידה של איך תאי מוח בקליפת המוח הקדמית מעבדת מידע חושי, כמו אותות תנועה, ואז מייצרים תפוקות התנהגותיות, כמו להחליט על Jaywalk, עם זאת, חמקו חוקרים.
גישות מתמטיות שונות שימשו בעבר כדי לנסות להבין את מנגנוני המעגל המקשרים בין דינמיקה עצבית לתפוקה התנהגותית, כאשר כל אחד מהם מגבלות משלהם. מרכז גישה אחת ברשתות עצביות חוזרות ונשנות, סוג של מודל מעגלים עצביים המורכב מיחידות רבות המחוברות חוזרות ונשנות. ניתן להכשיר רשתות עצביות חוזרות ונשנות לביצוע משימות לקבלת החלטות, אך צפיפות הקשרים החוזרים שלהם מקשה עליהן לפרש.
במאמרם האחרון, חוקר הפוסט -דוקטורט כריסטופר לנגדון, דוקטורט, ועוזר פרופסור למדעי המוח טטיאנה אנגל, Ph.D., מציעים מסגרת מתמטית חדשה שתסביר טוב יותר את קבלת ההחלטות שכונתה את מודל המעגל הסמוי.
במקום מודל רשת עצבית מורכבת חוזרת ונשנית, לנגדון ואנגל מציעים מעין עצים במקום גישת היער. כדי להבין רשת גדולה של פעילות מוחית וניסיון להבין כיצד התנהגות כל תא מושפעת מאחר, אולי רק כמה מנהיגי תאי עצב יכולים להסביר את פעילות הקהל כולו ולהשפיע על קבלת ההחלטות, מה מדעי המוח מכנים "נמוך ממדי". מַנגָנוֹן.
מטרת המחקר הייתה להבין אם מנגנונים ממדים נמוכים פועלים בתוך רשתות עצביות גדולות חוזרות ונשנות. "
כריסטופר לנגדון, דוקטור
כדי לבחון את ההשערה שלהם, לנגדון ואנגל יישמו לראשונה את המודל החדש שלהם לרשתות עצביות חוזרות ונשנות שהוכשרו לביצוע משימת קבלת החלטות תלויות בהקשר.
המשימה, המבוצעת על ידי בני אדם, קופים או מחשבים, מתחילה בצורה על המסך (משולש מרובע לעומת רמז הקשר), ואחריה רשת נעה (רמז חושי). בהתבסס על הצורה, המשתתף מתבקש לדווח על הצבע (אדום לעומת ירוק) או על התנועה (שמאל לעומת ימין) של הרשת הנעה.
בעזרת המודל החדש שלהם, לנגדון ואנגל גילו שכאשר התנועה הייתה הרמז החשוב עבור המשתתפים לעקוב אחר תאי קליפת המוח הקדם -פרונטליים המעבדים את הצורה כיבוי תאים שכנים ששמים לב לצבע. ההפך היה הנכון כאשר התבקש להפלות אדום לעומת ירוק.
"היה מאוד מרגש למצוא מנגנון פרשני ומוצא המסתתר בתוך רשת גדולה", אמר לנגדון.
מודל המעגל הסמוי מבצע תחזיות לגבי האופן בו הבחירות צריכות להשתנות כאשר משתנה חוזק החיבורים בין צמתים סמויים שונים. זה חזק מכיוון שהוא מאפשר לחוקרים לאמת אם יש צורך בפועל במבנה קישוריות סמוי כדי לתמוך בביצועי המשימות. אכן, המחברים מצאו כי ביצועי המשימה סבלו בדרכים צפויות בעת הסרת חיבורים ספציפיים במעגל.
"הדבר המגניב ביצירה החדשה שלנו הוא שהראנו איך אתה יכול לתרגם את כל הדברים שאתה יכול לעשות עם מעגל לרשת גדולה," אמר לנגדון. "כשאתה בונה מעגל עצבי קטן ביד, יש המון דברים שאתה יכול לעשות כדי לשכנע את עצמך שאתה מבין את זה. אתה יכול לשחק עם חיבורים וצמתים פרקים, ויש לך מושג מה צריך לקרות להתנהגות כשאתה משחק עם המעגל בדרך זו. "
המוח האנושי, עם יותר נוירונים מאשר ישנם כוכבים בדרך החלבית, מורכב להפליא. עם זאת, מודל מעגלים סמוי חדש זה פותח אפשרויות חדשות לחשיפת מנגנונים המסבירים כיצד קישוריות בין מאות תאי מוח מולידה את החישובים המניעים אנשים לבצע בחירות שונות.
אתגרים עם קבלת ההחלטות הם סימן ההיכר של מספר הפרעות מורכבות לבריאות הנפש, החל מדיכאון ועד הפרעה היפראקטיבית לקירעון. על ידי חשיפת החישובים המתמטיים המבוצעים על ידי המוח כדי לעזור לאנשים לקבל החלטות, ממצאים אלה עשויים להשאיל את עצמם להבנה טובה יותר של התנאים המאתגרים הללו, ולשיפור יכולת קבלת ההחלטות של טכנולוגיות מעוזרים דיגיטליים כמו אלכסה למכוניות בנהיגה עצמית. עם זאת, הצעדים הראשונים כוללים יישום מודל חדש זה על משימות קבלת החלטות אחרות המשמשות בדרך כלל במעבדה.
לנגדון אמר כי "הרבה ממשימות קבלת ההחלטות הנשלטות היטב על המחקר הניסיוני, אני מאמין שיש להן סביר להניח שיש להן מנגנונים סמויים פשוטים יחסית". "התקווה שלי היא שנוכל להתחיל לחפש את המנגנונים האלה עכשיו במערכי הנתונים האלה."
