Inferenza Attiva: Una Nuova Prospettiva sul Prendere Decisioni
Questo approccio fa luce su come facciamo scelte nell'incertezza.
Haiyan Wu, S. Zhang, Y. Tian, Q. Liu
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Indice
- Che cos'è l'inferenza attiva?
- Il ruolo dell'incertezza
- Il compito del bandito a due braccia contestualizzato
- Come aiuta il cervello a prendere decisioni?
- Esplorare le prove comportamentali
- Approfondimenti EEG sulle decisioni
- Modelli di segnale
- Fasi del processo decisionale
- Prima fase di scelta
- Prima fase di risultato
- Seconda fase di scelta
- Seconda fase di risultato
- Conclusione
- Fonte originale
Prendere decisioni è un processo complicato che implica valutare costantemente le opzioni in base alle informazioni disponibili. Spesso ci si trova di fronte a diversi tipi di incertezze, che possono influenzare le scelte. Un approccio nuovo chiamato Inferenza Attiva offre un modo per capire meglio questi processi decisionali. Questo modello considera come le persone interagiscono con l'ambiente per fare scelte che riducono l'Incertezza e massimizzano le ricompense.
Che cos'è l'inferenza attiva?
L'inferenza attiva è un concetto basato sull'idea che le persone cercano continuamente di prevedere cosa succederà dopo nel loro ambiente. Quando queste previsioni non corrispondono alla realtà, si prova incertezza. Questa incertezza spinge le persone ad agire per imparare di più sull'ambiente, migliorare le loro previsioni e, alla fine, prendere decisioni migliori.
In questo modello, le persone hanno una comprensione interna di ciò che li circonda, che aggiornano costantemente in base a nuove informazioni. Questo modello interno li aiuta a fare scelte che raccolgono più informazioni (Esplorazione) o sfruttano ciò che già sanno (Sfruttamento).
Il ruolo dell'incertezza
L'incertezza nel prendere decisioni si presenta in due forme principali: rischio e ambiguità.
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Rischio si riferisce a situazioni in cui i risultati sono noti, ma le loro probabilità variano. Per esempio, un gioco d'azzardo può offrire diversi premi con probabilità ben definite.
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Ambiguità, d'altra parte, si verifica quando le probabilità dei risultati sono sconosciute. Questo può rendere più difficile prendere decisioni visto che si ha meno informazione sull'ambiente.
Entrambe le forme di incertezza possono influenzare le decisioni. Capire come queste incertezze influenzano le scelte è fondamentale per afferrare il comportamento umano in situazioni reali.
Il compito del bandito a due braccia contestualizzato
Per studiare come le persone prendono decisioni sotto incertezza, i ricercatori hanno sviluppato un compito specifico noto come "compito del bandito a due braccia contestualizzato".
In questo compito, i partecipanti devono scegliere tra due opzioni: un percorso sicuro che offre ricompense costanti e un percorso rischioso che fornisce ricompense variabili a seconda degli indizi contestuali. Il percorso rischioso può cambiare il suo schema di ricompensa, rendendo difficile per i partecipanti prevedere la scelta migliore.
I partecipanti sono incoraggiati a esplorare varie opzioni, raccogliere informazioni (come chiedere suggerimenti) e imparare dalle loro esperienze per migliorare il loro processo decisionale.
Come aiuta il cervello a prendere decisioni?
Quando le persone prendono decisioni, diverse parti del cervello sono attive e lavorano insieme per elaborare informazioni e guidare le azioni.
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Aree frontali: Queste regioni cerebrali sono coinvolte nella valutazione delle opzioni, nella previsione dei risultati futuri e nella decisione del miglior corso d'azione. Giocano un ruolo fondamentale nell'equilibrare strategie di esplorazione e sfruttamento.
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Aree temporali: Queste zone aiutano a valutare l'ambiguità associata alle scelte e ai potenziali rischi. Elaborano sia le esperienze attuali che quelle passate, consentendo agli individui di imparare dalle loro decisioni.
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Regioni parietali: Queste aree aiutano a integrare informazioni da varie fonti per comprendere il contesto delle decisioni.
Studiare l'attività cerebrale durante i compiti decisionali consente ai ricercatori di ottenere informazioni su come i nostri cervelli elaborano l'incertezza e guidano le azioni.
Esplorare le prove comportamentali
Nel compito descritto, i partecipanti hanno mostrato preferenze diverse in base ai loro livelli di incertezza. Dovevano decidere se chiedere informazioni sul percorso rischioso o scegliere solo in base alle loro conoscenze attuali.
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In situazioni incerte, i partecipanti tendevano a scegliere l'opzione più sicura più frequentemente. Tuttavia, quando si sentivano sicuri del contesto, erano più propensi a prendere rischi per potenziali ricompense più elevate.
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I partecipanti mostravano strategie variabili quando equilibravano esplorazione e sfruttamento, indicando che il processo decisionale è adattabile e dipendente dal contesto.
Il design del compito ha permesso ai ricercatori di studiare come i partecipanti valutavano informazioni e ricompense, fornendo preziose intuizioni sui processi decisionali.
Approfondimenti EEG sulle decisioni
I ricercatori hanno utilizzato la tecnologia dell'elettroencefalogramma (EEG) per catturare l'attività cerebrale dei partecipanti durante il compito decisionale. Questo metodo consente di tracciare i segnali elettrici prodotti dall'attività cerebrale, aiutando a comprendere il momento e le aree del cervello coinvolte in processi decisionali specifici.
Modelli di segnale
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Attività cerebrale aumentata: I risultati hanno mostrato un'attività cerebrale più alta, specialmente nelle aree frontali, quando i partecipanti prendevano decisioni sotto incertezza. Questa attività aumentata indica un processo cognitivo più impegnato nel valutare le opzioni.
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Prima vs. seconda metà del compito: I partecipanti hanno mostrato pattern di attività cerebrale diversi nella prima metà rispetto alla seconda metà del compito. Man mano che acquisivano più informazioni ed esperienza, diventavano più efficienti nel prendere decisioni, come indicato dalla riduzione dei livelli di incertezza.
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Differenze contestuali: L'attività cerebrale variava a seconda se i partecipanti sceglievano di cercare informazioni. Nei casi in cui non chiedevano, l'incertezza riguardo all'ambiente aumentava, portando a risposte cerebrali diverse.
Questi risultati dell'EEG suggeriscono che il cervello adatta il suo processamento in base al livello di incertezza, aiutando a informare le decisioni future.
Fasi del processo decisionale
Ogni parte del compito corrispondeva a diverse fasi del processo decisionale:
Prima fase di scelta
Durante questa fase, i partecipanti dovevano decidere se volevano chiedere informazioni o optare per una scelta senza dettagli extra. Le regioni cerebrali coinvolte mostravano forti correlazioni con i risultati attesi, indicando il loro ruolo nel valutare il costo di ottenere informazioni rispetto a procedere con un’ipotesi.
Prima fase di risultato
Dopo aver fatto una scelta iniziale, i partecipanti ricevevano feedback. Questa fase comportava l'elaborazione dei risultati e l'adeguamento della loro comprensione dell'ambiente. L'aumento dell'attività nelle aree temporali suggeriva che il cervello stava attivamente apprendendo e aggiornando il suo modello in base a nuove informazioni.
Seconda fase di scelta
Nella fase finale di scelta, i partecipanti selezionavano tra i percorsi rischioso e sicuro in base alle loro conoscenze aggiornate. Anche in questo caso, le aree frontali erano altamente attive, mostrando la loro importanza nel prendere decisioni informate basate sull'esperienza raccolta.
Seconda fase di risultato
Infine, i partecipanti ricevevano ricompense in base alle loro scelte. Questa fase offriva l'opportunità di valutare i risultati e adeguare le aspettative future. L'attività cerebrale durante questa fase continuava a riflettere il processo di apprendimento, con un significativo coinvolgimento nelle aree legate alla valutazione delle ricompense e alla riduzione dell'incertezza.
Conclusione
L'inferenza attiva offre un potente modello per capire come gli esseri umani prendono decisioni in varie situazioni di incertezza. Esaminando l'interazione tra esplorazione e sfruttamento, i ricercatori possono ottenere informazioni sui processi di pensiero dietro le decisioni.
L'uso di compiti come il compito del bandito a due braccia contestualizzato consente di osservare direttamente il processo decisionale in azione. Combinando prove comportamentali con dati EEG, i ricercatori possono esplorare in modo più completo i meccanismi neurali dietro incertezza e scelta.
Capire come il cervello naviga questi processi ha importanti implicazioni per vari campi, tra cui psicologia, economia e neuroscienze. La ricerca futura probabilmente espanderà queste intuizioni, fornendo una conoscenza più approfondita delle dinamiche decisionali umane in ambienti incerti.
Fonte originale
Titolo: The Neural Correlates of Novelty and Variability in Human Decision-Making under an Active Inference Framework
Estratto: Active inference integrates perception, decision-making, and learning into a united theoretical frame-work, providing an efficient way to trade off exploration and exploitation by minimizing (expected) free energy. In this study, we asked how the brain represents values and uncertainties (novelty and variability), and resolves these uncertainties under the active inference framework in the exploration-exploitation trade-off. 25 participants performed a contextual two-armed bandit task, with electroen-cephalogram (EEG) recordings. By comparing the model evidence for active inference and rein-forcement learning models of choice behavior, we show that active inference better explains human decision-making under novelty and variability, which entails exploration or information seeking. The EEG sensor-level results show that the activity in the frontal, central, and parietal regions is associated with novelty, while activity in the frontal and central brain regions is associated with variability. The EEG source-level results indicate that the expected free energy is encoded in the frontal pole and middle frontal gyrus and uncertainties are encoded in different brain regions but with overlap. Our study dissociates the expected free energy and uncertainties in active inference theory and their neural correlates, speaking to the construct validity of active inference in characterizing cognitive processes of human decisions. It provides behavioral and neural evidence of active inference in decision processes and insights into the neural mechanism of human decisions under uncertainties.
Autori: Haiyan Wu, S. Zhang, Y. Tian, Q. Liu
Ultimo aggiornamento: 2024-12-12 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.18.558250
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.18.558250.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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