• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Динамика мозговых процессов при принятии решения в условиях внутренней неопределенности

Приоритетные направления развития: гуманитарные науки
2018

Объектом НИР являются мозговые процессы при принятии решения в условиях внутренней неопределенности.

Цель работы

Цель НИР – изучение мозговых механизмов принятия решения и оценки результатов выполнения принятого решения в условиях внутренней неопределенности.

Внутренняя неопределенность как важнейший фактор принятия решений известна в литературе достаточно давно [Kahneman, Tversky, 1982], однако психофизиологические механизмы внутренней неопределенности при принятии решений остаются мало исследованными как в отечественной, так и в мировой литературе.

Использование понятия внутренней неопределенности позволяет расширить теоретическую парадигму когнитивного контроля и анализировать с ее помощью психофизиологические показатели мозговой активности в задачах, сопровождающихся высокой когнитивной нагрузкой.

В наших предыдущих работах [Novikov et al., 2017] было показано, что при выполнении задачи, требующей высокой когнитивной нагрузки, недостаточность обработки информации (при анализе сенсорного стимула и/или установлении соответствия между стимулами и реакциями) ведет к состоянию неопределенности. Существенно, что, согласно нашей гипотезе, состояние внутренней неопределенности значительно отличается от состояния конфликта - классического понятия парадигмы когнитивного контроля.

Используемые методы и эмпирическая база исследования

При выполнении НИР применены авторские методические подходы для индукции и детекции состояния внутренней неопределенности. Исследование опиралось на четыре экспериментальных фактора внутренней неопределенности. В рамках настоящего проекта помимо фактора времени ответа [Novikov et al., 2017], мы ввели три новых фактора, позволяющих исследовать состояние внутренней неопределенности в трех временных интервалах – на стадии накопления свидетельств и принятия решения, на стадии инициализации и выполнения решения, и на стадии ожидания и поступления сигнала обратной связи.

С этой целью мы создали новую модификацию конденсационной задачи, успешно использовавшейся нами в предыдущих исследованиях [Chernyshev, Medvedev, 2016; Novikov et al., 2015; Novikov et al., 2017], однако ввели в нее ряд дополнительных особенностей экспериментальной процедуры, позволяющих анализировать все четыре указанные выше фактора внутренней неопределенности. Конденсационная задача сопровождается высокой когнитивной нагрузкой, что выгодно отличает ее от легких для выполнения задач, традиционно применяемых для изучения когнитивного контроля. Благодаря этому данная задача является адекватным методом изучения внутренней неопределенности.

В процессе работы производилась регистрация электроэнцефалограммы, с последующем применением продвинутых математических методов анализа.

Результаты работы

В соответствии с нашими гипотезами, анализ психофизиологических показателей выявил, что основные экспериментальные факторы настоящего исследования – химерные стимулы, увеличенное время реакции, неинформативный сигнал обратной связи, моторные колебания ("метания") перед фактическим выполнением действия – действительно указывают на состояние внутренней неопределенности.

Впервые выявлено, что в состоянии внутренней неопределенности увеличивается амплитуда компонента P2 в ответ на стимул. Причем данный эффект четко отделен от эффекта ошибочности – амплитуда P2 не зависела от фактора правильности-ошибочности ответа. В состоянии внутренней неопределенности, вызванной химерными стимулами, эффект снижения амплитуды P2 сопровождался эффектом подавления (отсутствия усиления) тета-осцилляций в пред-реакционном временном интервале. Этот результат не может быть объяснен в рамках традиционной интерпретации пост-стимульного тета-ритма как коррелята конфликта, индуцированного стимулом. Наоборот, данный эффект подтверждает нашу точку зрения, согласно которой состояние внутренней неопределённости имеет принципиальное отличие от состояния конфликта: если конфликт ведет к усилению постстимульной и пред-реакционной тета активности, то состояние внутренней неопределенности, наоборот, связано с подавлением тета-осцилляций в данном временном интервале принятия решения. Таким образом, действительно, состояние внутренней неопределенности, в отличие от конфликта, может характеризоваться отсутствием соревнования между конкурирующими моторными программами в силу недостаточной активации обеих моторных программ.

Впервые показано, что в условиях неинформативной внешней обратной связи (отсутствии возможности внешней детекции результата) повышается активность системы внутренней детекции результата, коррелятом работы которой являются ERN/CRN. Это говорит о возможности соответствующей перестройки сетей когнитивного контроля, повышающей эффективность внутренней детекции ошибки при отсутствии возможности внешней детекции.

Впервые показано, что в состоянии неопределенности усиливается ожидание сигнала внешней обратной связи, что проявилось в увеличении электрофизиологических показателей во временном окне, предшествующем момент начала сигнала обратной связи -  появлению компонента вызванных потенциалов CNV, а также отмене депрессии альфа-ритма. Более того, нами впервые показано, что, как было предсказано нашей гипотезой, мощность альфа-осцилляций перед подачей обратной связи отражает ожидание обратной связи (т.е. является предвосхищающей), а не представляет собой пост-ошибочную адаптацию, развивающуюся после внутренней детекции результата.

Впервые с помощью разработанного нами метода детекции изменения решения и колебаний испытуемого перед фактическим совершения ответа было показано, что реализации, сопровождавшиеся такими моторными колебаниями, представляли собой ошибки, исправленные до нажатия на кнопку и формально засчитанные как правильные ответы. Об этом свидетельствует увеличенная амплитуда компонент Pe. В целом, наши результаты подтверждают, что компонент Pe имеет непосредственное отношение к осознанию ошибки, так как увеличенный Pe соответствует моторным колебаниями перед выбором ответа (в условиях регистрации траектории движения пальца испытуемого пред нажатием на кнопку), а также замедлению движения компьютерной мыши (в условиях регистрации движения компьютерной мыши, с помощью которой испытуемые совершали ответы).

Впервые показано, что в состоянии внутренней неопределенности реакция мозга на сигнал внешней обратной связи (положительный, отрицательный или бессмысленный) изменялась закономерным образом – на это указывают как эффекты амплитуды FRN, так и изменения мощности в бета и альфа-диапазонах.

Активацию тета-ритма после положительной обратной связи в условиях повышенной внутренней неопределенности можно объяснить связью тета-ритма с неожиданностью, ошибкой предсказания результата (так называемая ошибка предсказания "без знака"), что также соответствует нашим гипотезам.

Новизна, актуальность, значимость и практическая применимость результатов

Новизна НИР состоит в том, что впервые предпринято комплексное психофизиологическое исследование состояния неопределенности в контексте парадигмы когнитивного контроля. Получены новые результаты, не имеющие прямых аналогов в отечественной и мировой литературе.

Использование понятия внутренней неопределенности позволило расширить теоретическую концепцию когнитивного контроля и анализировать с ее помощью психофизиологические показатели мозговой активности в задачах с высокой когнитивной нагрузкой, приближенных к реальным задачам, возникающим в профессиональной деятельности. Это открывает путь к новым сериям исследований, основанным на более реалистическом моделировании процессов принятия решения.

Концепция внутренней неопределенности является расширением концепции принятия решения по сравнению с классической диффузионной моделью [Ratcliff, McKoon, 2008; Shadlen, Newsome, 2001], и с классическим пониманием состояния конфликта [Botvinick et al., 2001; Yeung, 2014].

Актуальность настоящего исследования имеет, прежде всего, фундаментальный характер, так как наша работа направлена на изучение глубинных нейрокогнитивных механизмов, определяющих точность и скорость выполнения человеком текущих задач, а также механизмов, обеспечивающих гибкость и адаптивность поведения человека при решении стоящих перед ним задач. Изучение мозговых механизмов когнитивных процессов является одним из высоко приоритетных междисциплинарных направлений развития современной науки.

Результаты НИР могут иметь значения для прикладных разработок в области оптимизации профессиональной деятельности.

Публикации по проекту:


Zhozhikashvili N., Nurislamova Y., Novikov N., Chernyshev B. V. Theta and beta oscillations dissociate two types of errors: a trial-to-trial correlational study, in: International Journal of Psychophysiology. Proceedings of the 19th World Congress of Psychophysiology (IOP2018) of the International Organization of Psychophysiology (IOP) Lucca, Italy September 4th to September 8th, 2018 Vol. 131S. Elsevier, 2018. P. 179-180. doi
Medvedev V., Razorenova A., Tyulenev N. B., Zhozhikashvili N., Nurislamova Y., Chernyshev B. V. Mouse tracking reveals new dimensions for the analysis of response-related potentials, in: International Journal of Psychophysiology. Proceedings of the 19th World Congress of Psychophysiology (IOP2018) of the International Organization of Psychophysiology (IOP) Lucca, Italy September 4th to September 8th, 2018 Vol. 131S. Elsevier, 2018. P. 115-116. doi
Nurislamova Y., Novikov N., Zhozhikashvili N., Chernyshev B. V. Increased inter-site phase-coupling reflects post-feedback adaptations of decision-making systems., in: International Journal of Psychophysiology. Proceedings of the 19th World Congress of Psychophysiology (IOP2018) of the International Organization of Psychophysiology (IOP) Lucca, Italy September 4th to September 8th, 2018 Vol. 131S. Elsevier, 2018. P. 135-135. doi
Chernyshev B. V., Butorina A., Chernysheva E. G., Stroganova T. A cortical network related to cognitive control revealed by theta oscillations: a MEG study., in: International Journal of Psychophysiology. Proceedings of the 19th World Congress of Psychophysiology (IOP2018) of the International Organization of Psychophysiology (IOP) Lucca, Italy September 4th to September 8th, 2018 Vol. 131S. Elsevier, 2018. P. 155-155. doi
Чернышев Б. В., Новиков Н. А., Нурисламова Ю. М., Жожикашвили Н. А., Строганова Т. А., Буторина А. ЭЭГ и МЭГ исследование мозговых механизмов когнитивного контроля с применением частотно-временного анализа // В кн.: Восьмая международная конференция по когнитивной науке: Тезисы докладов. Светлогорск: Институт психологии РАН, 2018. С. 1368-1368.

См. также

Ключевые слова