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# Biología # Neurociencia

Entendiendo la Ciencia de la Toma de Decisiones

Los investigadores exploran cómo tomamos decisiones y procesamos información.

Xuewen Shen, Fangting Li, Bin Min

― 7 minilectura


La ciencia detrás de las La ciencia detrás de las elecciones moldean decisiones. Sumérgete en cómo nuestros cerebros
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Tomar decisiones puede ser todo un rompecabezas, ya sea que estés decidiendo qué cenar o eligiendo entre dos ofertas de trabajo. Los científicos han estado curiosos acerca de cómo nuestros cerebros toman estas decisiones, especialmente cuando se trata de sopesar diferentes información con el tiempo. Imagina que estás en un mercado animado con varios puestos, cada uno vendiendo diferentes frutas. Tienes que decidir cuál puesto tiene las mejores manzanas basándote en la información que recoges de cada uno.

Lo Básico de la Toma de decisiones

En el mundo de la investigación, se ha estudiado la toma de decisiones a fondo. Piensa en ello como un proceso donde recopilamos evidencia para ayudarnos a elegir la mejor opción. Tradicionalmente, se creía que sopesábamos toda la información por igual. Sin embargo, los estudios han mostrado que esto no siempre es así. A veces, la información temprana parece tener más peso que la información posterior, ¡y en otras ocasiones sucede lo contrario!

Por ejemplo, si escuchas un fuerte estruendo seguido de un susurro sobre una venta de helados, podrías recordar el estruendo más vívidamente y decidir comprar helado por eso. Esto se conoce como el "efecto de primacía," donde la primera pieza de información tiene un mayor impacto. Por otro lado, si el puesto de helados es lo último que escuchas, es posible que la emoción por esa última información influya en tu decisión, conocido como el "efecto de recencia."

Diferentes Maneras de Sopesar Información

Los investigadores han descubierto que la gente usa diferentes métodos para sopesar la información con el tiempo. Algunos estudios sugieren que a menudo cambiamos entre estos métodos dependiendo de la situación. Así que, en lugar de solo tener dos opciones, nuestra toma de decisiones puede extraer de un rango de estrategias que se mezclan, creando una especie de ensalada de pensamientos.

Una de las formas en que los investigadores han explorado estas ideas es a través de modelos, que ayudan a simular cómo nuestros cerebros podrían estar procesando información. Dos modelos populares son como los clásicos personajes de videojuegos en nuestra sala de arcade de toma de decisiones: el "modelo de difusión de deriva" y el "modelo de normalización divisiva." El primero observa cómo la información se acumula con el tiempo, mientras que el segundo se centra en cómo diferentes piezas de información pueden equilibrarse entre sí.

El Modelo de Circuito Neural

Para entender mejor cómo llegamos a nuestras decisiones, los investigadores han comenzado a usar un nuevo enfoque con algo llamado un modelo de red neuronal de bajo rango. Piensa en esto como un circuito simplificado del cerebro. Este modelo tiene como objetivo replicar cómo nuestros cerebros podrían reunir y procesar información manteniéndolo simple.

Cuando estos investigadores se propusieron explorar las vías de toma de decisiones del cerebro, encontraron que este modelo podía recrear varios métodos de sopesar información. Mejor aún, podía hacerlo mientras también reflejaba las respuestas complejas de Neuronas individuales. Así que, cuando estés pensando si comprar una manzana o una naranja, este modelo puede imitar cómo tu cerebro podría evaluar la situación.

La Tarea de Clicks

Para probar este modelo, los investigadores usaron algo divertido e interactivo llamado la "tarea de toma de decisiones perceptuales de versión clicks." En esta tarea, la gente escucha una serie de clics que vienen de la izquierda o de la derecha. Después de que los clics terminan, los participantes tienen que decir cuál lado tuvo más clics. Sencillo, ¿verdad?

La gente a menudo muestra diferentes estilos de toma de decisiones al enfrentarse a esta tarea. Algunos pueden enfocarse más en los primeros clics, mientras que otros pueden pesar más los clics posteriores. Los investigadores identificaron cuatro estilos principales, o "fenotipos de comportamiento," basados en cómo respondieron las diferentes personas. Estos estilos incluyen perfiles de integración plana, recencia, primacía y bump. Cada uno describe una forma diferente en que los participantes procesaron la información de los clics.

La Cuenta de Neuronas

Dentro del modelo de red neuronal de bajo rango, los investigadores utilizaron un número fijo de neuronas para replicar cómo se forman las decisiones. Piensa en ello como organizar a un grupo de amigos entusiastas decidiendo qué película ver. Cada amigo (neurona) tiene sus propias opiniones y preferencias, y juntos contribuyen a la decisión final.

El modelo mostró que cuando se reproducían los clics, las neuronas respondían de manera diferente dependiendo de qué estilo de integración se estuviera utilizando. Algunas neuronas podrían reaccionar a los clics tempranos mientras que otras podrían ser un poco más relajadas y enfocarse en lo que sucede después. Esta variedad en las respuestas imita las diversas maneras en que los humanos procesan información.

Encontrando Patrones

Con este modelo, los investigadores encontraron que podían replicar los diferentes estilos de integración observados en la tarea de versión clicks con bastante precisión. Al ajustar parámetros, podían producir cómo cada clic en diferentes momentos contribuía a la decisión final. Es un poco como ajustar una radio para obtener la mejor señal mientras evitas toda esa estática.

El Cheque del Cerebro: Ajustando los Datos

Después de confirmar la habilidad del modelo para replicar varios comportamientos, los investigadores compararon qué tan bien se ajustaba con datos humanos reales contra otros modelos existentes. Este modelo no solo se mantuvo a la par; ¡desempeñó tan bien como algunos de los mejores en el campo! Mostró que no solo un modelo de circuito cerebral puede ayudarnos a entender la toma de decisiones, sino que también puede hacerlo de manera efectiva.

Las Respuestas Heterogéneas de las Neuronas

Un hallazgo interesante fue que, a pesar de que el modelo operaba con respuestas neuronales promedio, las neuronas individuales mostraron una gama de comportamientos. Esto significa que, al igual que un grupo diverso de amigos, las neuronas pueden tener opiniones muy diferentes sobre qué enfocar durante la toma de decisiones. Mientras que una neurona podría estar emocionada por los primeros clics, otra podría estar más interesada en los últimos clics.

Los investigadores exploraron esta variabilidad de respuesta neuronal para entender mejor cómo trabaja la red en su conjunto. Categorizaron los tipos de respuestas y examinaron cómo las neuronas podrían exhibir tanto núcleos de comportamiento, que se relacionan con elecciones generales, como núcleos de entrada, que se enfocan en influencias individuales de clics.

La Imagen más Amplia de la Toma de Decisiones

Estas ideas no solo se aplican a la tarea de clics; se extienden a entender la toma de decisiones en general. Así como los escritores usan diferentes técnicas para crear historias, el sistema nervioso emplea varias estrategias para sopesar información y llegar a conclusiones. El objetivo es entender no solo la mecánica de la toma de decisiones, sino también la rica e intensa interacción que ocurre mientras procesamos información.

Conclusión: Una Nueva Forma de Pensar sobre las Elecciones

En resumen, la toma de decisiones puede parecer una complicada red de pensamientos e influencias, pero los investigadores están comenzando a desenredar esta red. Al usar modelos de red neuronal de bajo rango, los científicos pueden entender mejor la variedad de maneras en que procesamos información y cómo las respuestas de neuronas individuales se conectan con nuestras decisiones. Lo que estamos aprendiendo sobre nuestros procesos de toma de decisiones podría cambiar la forma en que nos vemos a nosotros mismos y nuestras elecciones. ¿Y quién sabe? Tal vez la próxima vez que estés haciendo una elección difícil, ¡puedas agradecer a tus neuronas por todo su arduo trabajo!

Fuente original

Título: A simple neural circuit model explains diverse types of integration kernels in perceptual decision-making

Resumen: The ability to accumulate evidence over time for deliberate decision is essential for both humans and animals. Decades of decision-making research have documented various types of integration kernels that characterize how evidence is temporally weighted. While numerous normative models have been proposed to explain these kernels, there remains a gap in circuit models that account for the complexity and heterogeneity of single neuron activities. In this study, we sought to address this gap by using low-rank neural network modeling in the context of a perceptual decision-making task. Firstly, we demonstrated that even a simple rank-one neural network model yields diverse types of integration kernels observed in human data--including primacy, recency, and non-monotonic kernels--with a performance comparable to state-of-the-art normative models such as the drift diffusion model and the divisive normalization model. Moreover, going beyond the previous normative models, this model enabled us to gain insights at two levels. At the collective level, we derived a novel explicit mechanistic expression that explains how these kernels emerge from a neural circuit. At the single neuron level, this model exhibited heterogenous single neuron response kernels, resembling the diversity observed in neurophysiological recordings. In sum, we present a simple rank-one neural circuit that reproduces diverse types of integration kernels at the collective level while simultaneously capturing complexity of single neuron responses observed experimentally. Author SummaryThis study introduces a simple rank-one neural network model that replicates diverse integration kernels--such as primacy and recency--observed in human decision-making tasks. The model performs comparably to normative models like the drift diffusion model but offers novel insights by linking neural circuit dynamics to these kernels. Additionally, it captures the heterogeneity of single neuron responses, resembling diversity observed in experimental data. This work bridges the gap between decision-making models and the complexity of neural activity, offering a new perspective on how evidence is integrated in the brain.

Autores: Xuewen Shen, Fangting Li, Bin Min

Última actualización: 2024-12-15 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627688

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.10.627688.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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