El papel de la Corteza Cingulada Anterior en la toma de decisiones
La investigación revela cómo el ACC influye en las elecciones basadas en recompensas y el aprendizaje.
― 7 minilectura
Tabla de contenidos
- Cómo Afecta el ACC a la Toma de Decisiones
- Memoria de trabajo y el ACC
- El Balance Entre Exploración y Explotación
- El Impacto de la Estimulación en el Aprendizaje
- Efectos en el Rendimiento y la Velocidad de Aprendizaje
- Las Consecuencias de la Historia de Recompensas
- La Importancia del Aprendizaje Adaptativo
- Direcciones para Futuras Investigaciones
- Conclusión
- Fuente original
Investigaciones recientes han demostrado que una parte del cerebro llamada Corteza Cingulada Anterior (ACC) juega un papel importante en cómo tomamos decisiones basadas en Recompensas. Cuando esta área está dañada o no funciona bien, afecta nuestra habilidad para elegir las mejores opciones disponibles, especialmente en situaciones donde el valor de esas opciones cambia con el tiempo. Este problema se vuelve aún más evidente en entornos impredecibles donde las recompensas pueden variar frecuentemente.
Cómo Afecta el ACC a la Toma de Decisiones
Al mirar las opciones, el ACC nos ayuda a recordar recompensas pasadas y usar esa información para tomar mejores decisiones. Por ejemplo, si un objeto en particular ha dado buenas recompensas en el pasado, esperaríamos que haga lo mismo en el futuro. Sin embargo, si el ACC está interrumpido, a las personas les puede costar recordar qué objetos han sido gratificantes y pueden tener problemas para elegir esos objetos cuando se les da la oportunidad.
Curiosamente, cuando el ACC no está funcionando bien, las personas no eligen repetidamente las mismas malas opciones. Más bien, tienen problemas para mantener su enfoque en las opciones que acaban de recibir recompensas. Esto sugiere que el ACC ayuda a integrar la información de recompensas a lo largo del tiempo y la utiliza para guiar elecciones futuras.
Memoria de trabajo y el ACC
Una forma en que el ACC ayuda en la toma de decisiones es manteniendo una especie de "memoria" de cuáles objetos han sido recompensantes. Esta memoria puede llevar a un aprendizaje más rápido porque permite a las personas recordar opciones previamente recompensadas incluso cuando no están disponibles en ese momento. Las investigaciones han demostrado que cuando se estimula el ACC, puede ayudar a las personas a tomar mejores decisiones basadas en lo que recuerdan sobre recompensas pasadas.
Además, se piensa que el ACC también ayuda a entender el valor de diferentes características de los objetos en situaciones complejas donde las elecciones no son sencillas. Al enfrentarse a múltiples características visuales, tener una buena memoria de trabajo de los objetos recientemente recompensados puede ayudar a acelerar el aprendizaje en comparación con métodos más lentos que dependen de prueba y error.
Exploración y Explotación
El Balance EntreOtra función importante del ACC es equilibrar entre explorar nuevas opciones y explotar las familiares y gratificantes. En entornos estables donde las recompensas no cambian, a menudo es mejor apegarse a elecciones conocidas. Sin embargo, cuando la situación se vuelve incierta, el ACC se convierte en crucial para guiar la exploración. Cuando las recompensas anteriores dejan de venir de elecciones familiares, el ACC ayuda a incitar a las personas a buscar nuevas posibilidades.
Estudios han mostrado que cuando el ACC no funciona correctamente, las personas pueden no explorar lo suficiente durante tiempos inciertos, lo que lleva a perder oportunidades para obtener mejores recompensas. Esto resalta el papel esencial del ACC en ajustar el comportamiento basado en lo que ha pasado en el pasado.
El Impacto de la Estimulación en el Aprendizaje
Para entender mejor cómo funciona el ACC, los investigadores realizaron experimentos donde se estimuló eléctricamente el ACC mientras los participantes tomaban decisiones. En estos experimentos, los participantes recibieron recompensas o penalizaciones basadas en sus elecciones, y los investigadores midieron cómo la estimulación afectaba su aprendizaje con el tiempo.
Los hallazgos revelaron que estimular el ACC durante el proceso de aprendizaje a menudo impedía la capacidad de los participantes para aprender de manera efectiva, especialmente cuando el aprendizaje era complicado o cuando la motivación era mayor debido a posibles recompensas o pérdidas. Por ejemplo, cuando los participantes se enfrentaron a una situación más compleja donde tenían que aprender de tres características de objetos en lugar de solo una o dos, la estimulación dificultó que aprendieran las asociaciones de recompensas.
Efectos en el Rendimiento y la Velocidad de Aprendizaje
Cuando se estimuló el ACC mientras los participantes tomaban decisiones correctas, tuvieron dificultades para recordar qué características de esas elecciones eran importantes para selecciones futuras. Esto fue especialmente notable cuando fueron recompensados por hacer selecciones correctas. La estimulación parecía confundir su proceso de aprendizaje, dificultando que mejoraran después de recibir recompensas.
Curiosamente, la estimulación no parecía afectar sus elecciones en términos de velocidad. En cambio, impactó principalmente su capacidad para aprender de experiencias pasadas. Los participantes pudieron reconocer opciones, pero fueron menos efectivos en ajustar sus estrategias basadas en ese reconocimiento.
Las Consecuencias de la Historia de Recompensas
La investigación también se centró en cómo la historia de recompensas de los participantes afectaba su proceso de toma de decisiones. Quedó claro que cuando los participantes tenían un resultado positivo de elecciones anteriores, era probable que continuaran haciendo elecciones correctas, especialmente si esos resultados estaban ligados a la obtención de fichas, que representaban recompensas.
Sin embargo, cuando el ACC fue estimulado durante elecciones recompensantes, este refuerzo positivo se disminuyó. Los participantes no lograron utilizar su éxito pasado de manera efectiva, mostrando menos mejora en ensayos posteriores. Esto sugiere que estimular el ACC interfirió con el reconocimiento de características que llevaron a decisiones exitosas.
Aprendizaje Adaptativo
La Importancia delLos hallazgos de esta investigación muestran cuán esencial es el ACC cuando se trata de adaptar las estrategias de aprendizaje basadas en experiencias pasadas. El ACC no solo ayuda a recordar qué elecciones han sido recompensantes, sino que también ayuda a ajustar la futura exploración de opciones basadas en esa historia.
Cuando el ACC no funciona correctamente, la capacidad de aprender tanto de experiencias positivas como de adaptarse a incertidumbres disminuye. En consecuencia, los participantes se vuelven menos efectivos al elegir las mejores opciones disponibles, particularmente cuando se enfrentan a entornos complejos o que cambian rápidamente.
Direcciones para Futuras Investigaciones
Entender el papel del ACC tiene implicaciones importantes para varios campos, incluyendo la psicología, la neurociencia e incluso la inteligencia artificial. A medida que los investigadores continúan explorando cómo el ACC ayuda con la toma de decisiones, los estudios futuros podrían investigar cómo mejorar sus funciones, especialmente en personas con dificultades o trastornos de aprendizaje.
Además, más investigaciones podrían explorar cómo diferentes métodos de estimulación afectan los procesos de aprendizaje y toma de decisiones. Al entender cómo opera el ACC, puede haber formas de mejorar las funciones cognitivas en varias poblaciones.
Conclusión
En resumen, la corteza cingulada anterior es una parte vital del cerebro que influye significativamente en nuestra capacidad para aprender de experiencias y tomar decisiones informadas. Al integrar información de recompensas, facilitar la memoria de trabajo y gestionar el equilibrio entre exploración y explotación, el ACC juega un papel crítico en nuestros procesos de toma de decisiones. Cuando se interrumpe, puede llevar a desafíos para adaptarse a nueva información y, en última instancia, impactar nuestra capacidad para elegir sabiamente. Entender y potencialmente aprovechar las funciones del ACC podría conducir a mejores resultados en el aprendizaje y la toma de decisiones en diferentes contextos.
Título: Anterior Cingulate Cortex Causally Supports Meta-Learning
Resumen: Short SummaryThe anterior cingulate cortex encodes object-specific reward histories, but how this information contributes to behavior has remained unclear. This paper shows that micro-stimulating the anterior cingulate when subjects fixate multidimensional objects whose values are not yet known impairs learning their value. Micro-stimulation reduced prediction error weighting and impaired the meta- learning adjustment of the exploration-exploitation trade-off and the use of working memory of object values during periods of uncertainty. SummaryIn dynamic environments with volatile rewards the anterior cingulate cortex (ACC) is believed to determine whether a visual object is relevant and should be chosen. The ACC may achieve this by integrating reward information over time to estimate which objects are worth to explore and which objects should be avoided. Such a higher-order meta-awareness about which objects should be explored predicts that the ACC causally contributes to choices when the reward values of objects are unknown and must be inferred from ongoing exploration. We tested this suggestion in nonhuman primates using a learning task that varied the number of object features that could be relevant, and by controlling the motivational value of choosing objects. During learning the ACC was transiently micro-stimulated when subjects foveated the to-be-chosen stimulus. We found that stimulation selectively impaired learning when feature uncertainty and motivational value of choices were high, which was linked to a deficit in using reward outcomes for feature-specific credit assignment. Application of an adaptive reinforcement learning model confirmed a primary deficit in weighting prediction errors that led to a meta-learning impairment to adaptively increase exploration during learning and to an impaired use of working memory to support learning. These findings provide causal evidence that the reward history traces in ACC are essential for meta- adjusting the exploration-exploitation balance and the strength of working memory of object values during adaptive behavior. Conflict of Interest Statement: The authors declare no competing financial interests.
Autores: Thilo Womelsdorf, R. L. Treuting, K. B. Boroujeni, C. G. Gerrity, P. Tiesinga
Última actualización: 2024-06-13 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.12.598723
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.12.598723.full.pdf
Licencia: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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