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# Biologia # Neurociência

Entendendo a Ciência da Tomada de Decisão

Pesquisadores exploram como a gente toma decisões e processa informações.

Xuewen Shen, Fangting Li, Bin Min

― 7 min ler


A Ciência por Trás das A Ciência por Trás das Escolhas decisões. Mergulhe em como nossos cérebros moldam
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Tomar decisões pode ser uma tarefa bem complicada, seja na hora de escolher o que comer no jantar ou decidir entre duas ofertas de emprego. Os cientistas sempre tiveram curiosidade sobre como nossos cérebros formam essas decisões, especialmente quando se trata de avaliar diferentes informações ao longo do tempo. Imagina que você tá em um mercado animado, com várias barracas, cada uma vendendo frutas diferentes. Você tem que decidir qual barraca tem as melhores maçãs com base nas informações que você vai pegando de cada uma.

O Básico da Tomada de Decisões

No mundo das pesquisas, a tomada de decisões já foi estudada bastante. Pense nisso como um processo onde a gente coleta evidências para ajudar a escolher a melhor opção. Antigamente, achava-se que pesávamos todas as informações de forma igual. Mas estudos mostraram que isso nem sempre rola. Às vezes, informações mais antigas parecem ter mais peso do que as mais recentes, e outras vezes, é o contrário!

Por exemplo, se você escuta um barulho alto seguido de um sussurro sobre uma promoção de sorvete, pode acabar lembrando mais do barulho e decidir comprar sorvete por causa disso. Isso é conhecido como "efeito de primazia", onde a primeira informação tem um impacto maior. Por outro lado, se a barraca de sorvete é a última coisa que você ouve, é possível que a empolgação pela última informação influencie sua decisão, conhecido como "efeito de recência".

Maneiras Diferentes de Avaliar Informação

Os pesquisadores descobriram que as pessoas usam métodos diferentes para avaliar informações ao longo do tempo. Alguns estudos sugerem que a gente muitas vezes troca entre esses métodos dependendo da situação. Então, ao invés de só duas opções, nossa Tomada de decisão pode puxar de uma gama de estratégias que se misturam, criando uma espécie de salada de pensamentos!

Uma das maneiras que os pesquisadores exploraram essas ideias é através de modelos, que ajudam a simular como nossos cérebros podem estar processando informações. Dois modelos populares são como os personagens clássicos de videogame na nossa arcade decisória: o "modelo de difusão de deriva" e o "modelo de normalização divisiva". O primeiro vê como a informação se acumula ao longo do tempo, enquanto o segundo foca em como diferentes informações podem se equilibrar umas às outras.

O Modelo de Circuito Neural

Para entender melhor como chegamos às nossas decisões, os pesquisadores começaram a usar uma nova abordagem com algo chamado modelo de rede neural de baixo rank. Pense nisso como uma placa de circuito simplificada do cérebro. Esse modelo tem o objetivo de replicar como nossos cérebros podem coletar e processar informações mantendo as coisas simples.

Quando esses pesquisadores começaram a explorar os caminhos de tomada de decisão do cérebro, descobriram que esse modelo podia recriar vários métodos de ponderação de informações. Melhor ainda, ele podia fazer isso enquanto refletia as respostas complexas de Neurônios individuais. Então, quando você tá pensando se deve comprar uma maçã ou uma laranja, esse modelo pode imitar como seu cérebro pode avaliar a situação.

A Tarefa da Versão Click

Para testar esse modelo, os pesquisadores usaram algo divertido e interativo chamado "tarefa de decisão perceptual da versão click". Nessa tarefa, as pessoas escutam uma série de clicks vindo da esquerda ou da direita. Depois que os clicks param, os participantes têm que dizer de qual lado veio mais clicks. Simples, né?

As pessoas costumam mostrar diferentes estilos de tomada de decisão quando enfrentam essa tarefa. Alguns podem focar mais nos clicks iniciais, enquanto outros podem dar mais peso aos clicks mais recentes. Os pesquisadores identificaram quatro estilos principais, ou "fenótipos comportamentais", com base em como diferentes pessoas responderam. Esses estilos incluem perfis de integração flat, recência, primazia e bump. Cada um descreve uma maneira diferente que os participantes processaram as informações dos clicks.

A Contagem de Neurônios

Dentro do modelo de rede neural de baixo rank, os pesquisadores usaram um número definido de neurônios para replicar como as decisões são formadas. Pense nisso como organizar um grupo de amigos animados decidindo qual filme assistir. Cada amigo (neurônio) tem suas próprias opiniões e preferências, e juntos eles contribuem para a decisão final.

O modelo mostrou que, quando os clicks eram tocados, os neurônios respondiam de maneira diferente dependendo de qual estilo de integração estava sendo usado. Alguns neurônios poderiam reagir aos clicks iniciais enquanto outros poderiam ser mais relaxados e focar no que acontece depois. Essa variedade de respostas imita as maneiras diversas que os humanos processam informações.

Encontrando Padrões

Usando esse modelo, os pesquisadores descobriram que podiam replicar os diferentes estilos de integração observados na tarefa da versão click com bastante precisão. Ajustando parâmetros, eles conseguiam mostrar como cada click em diferentes momentos contribuía para a decisão final. É como sintonizar um rádio para pegar o melhor sinal enquanto evita todo aquele chiado!

O Salário do Cérebro: Ajustando os Dados

Depois de confirmar a capacidade do modelo de replicar vários comportamentos, os pesquisadores compararam como ele se ajustava aos dados humanos reais em relação a outros modelos existentes. Esse modelo não só acompanhou; ele funcionou tão bem quanto alguns dos melhores na área! Mostrou que não só um modelo de circuito cerebral pode ajudar a entender a tomada de decisão, mas também pode fazer isso de forma eficaz.

As Respostas Heterogêneas dos Neurônios

Uma descoberta interessante foi que, mesmo que o modelo funcionasse com respostas médias dos neurônios, neurônios individuais mostraram uma variedade de comportamentos. Isso significa que, assim como um grupo diversificado de amigos, os neurônios podem ter opiniões bem diferentes sobre o que focar durante a tomada de decisão. Enquanto um neurônio pode estar animado com os primeiros clicks, outro pode estar mais engajado com os últimos.

Os pesquisadores exploraram essa variabilidade de respostas neuronais para entender melhor como a rede funciona como um todo. Eles categorizaram os tipos de respostas e examinaram como os neurônios poderiam exibir tanto núcleos de comportamento, que se referem a escolhas gerais, quanto núcleos de entrada, que focam nas influências individuais dos clicks.

O Quadro Mais Amplo da Tomada de Decisões

Essas percepções não se aplicam apenas à tarefa dos clicks; elas se estendem para entender a tomada de decisões como um todo. Assim como escritores usam diferentes técnicas para criar histórias, o sistema nervoso adota várias estratégias para ponderar informações e chegar a conclusões. O objetivo é entender não só a mecânica da tomada de decisão, mas também a rica e dinâmica interação que ocorre enquanto processamos informações.

Conclusão: Uma Nova Maneira de Pensar Sobre Escolhas

Resumindo, a tomada de decisões pode parecer uma teia complicada de pensamentos e influências, mas os pesquisadores estão começando a desatar essa teia. Usando modelos de rede neural de baixo rank, os cientistas conseguem entender melhor a variedade de maneiras que processamos informações e como as respostas dos neurônios individuais se conectam às nossas decisões. O que estamos aprendendo sobre nossos processos de tomada de decisão pode mudar a forma como nos vemos e nossas escolhas. E quem sabe? Talvez da próxima vez que você estiver fazendo uma escolha difícil, você possa agradecer seus neurônios por todo o trabalho duro!

Fonte original

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

Resumo: 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 atualização: 2024-12-15 00:00:00

Idioma: English

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

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

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

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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