Így tanul, tervez és hoz döntést az agyunk
Vajon mi alapján hozzuk meg a döntéseinket? Hogyan látja előre agyunk, hogy mi lehet a cselekedeteink következménye, és ez alapján hogyan hozzuk meg a döntést, milyen utat is válasszunk?
A Neuron című tudományos folyóiratban megjelent tanulmány ezekre a kérdésekre adja meg a választ.
A cselekedeteink következményeinek előrejelzése alapvető fontosságú a megfelelő döntéshozatalhoz, melynek érdekében agyunk kétféle folyamatot alkalmaz: a modell alapú és a modellmentes tanulást. Bár a két folyamat megléte eddig is ismert volt, a modell alapú tanulás idegi működéséről mindeddig igen kevés információ állt rendelkezésünkre.
A modell alapú tanulás során a megoldandó probléma felépítésének megértésén keresztül agyunk cselekvési tervet készít, míg a modellmentes tanulás esetén számunkra már ismerős helyzetben tudunk gyors döntést hozni, kevés mentális energia felhasználásával. A kétféle döntéshozatali módszer ugyan alapvetően tér el egymástól, de ezeket egymás mellett, egymás kiegészítésével alkalmazza agyunk.
Hétköznapi példa a kétféle döntéshozatai módszerre
- A modell alapú tanulást használjuk, ha egy új étterembe készülünk, és az odavezető legjobb útvonalat szeretnénk megtervezni,
- míg a modellmentes sémát használjuk, ha egy már ismert étterembe szeretnénk eljutni.
- Ha pedig egy ismert útvonalon haladva egy útlezárásba ütközünk és új útvonalat kell keresnünk megszokott helyett, agyunk átvált a modellmentes tanulásról a modell alapú tanulásra a legoptimálisabb döntés meghozása érdekében.
Annak megfigyelésére, hogy hogyan is zajlanak agyunkban ezek a döntéshozó folyamatok, a kutatók egy eredetileg emberekre tervezett kísérletet dolgoztak át olyan formában, hogy egerekkel is elvégezhető legyen.
Az egereknek egy összetett feladatsort kellett végrehajtaniuk
Először választaniuk kellett két középen, egymás felett elhelyezkedő gomb közül, melyek megnyomásával a tőlük jobbra és balra elhelyezkedő gombok közül valamelyik felvillant. A felvillanó gomb megnyomásával az állatok ezután begyűjthették a jutalmul szolgáló vizet. Miután az egerek megtanulták a folyamatot, mindig azt a gombot választották, melynek megnyomása után legnagyobb eséllyel gyulladt fel azon oldali gomb, ahol jutalmat kaphattak.
A kutatók ezek után megváltoztatták a feladatot, így másik oldali gomb gyulladt fel ugyanazon középső gomb megnyomásával, vagy éppen az ellenoldali gomb felgyulladása eredményezte a jutalmat – ezt a megváltozott feladatot pedig mind a modell alapú, mind a modellmentes tanulással megoldhatták az állatok, azonban a különböző stratégiák különböző döntési mintákat eredményeztek.
A feladatok elvégzése közben a kutatók hordozható, fluoreszcens mikroszkópokkal vizsgálták az állatok idegi működését, és ezen megfigyelések adatait analizálva elkülöníthetővé váltak azon idegpályák és agyi területek, melyek a két különböző döntéshozatali útvonalban részt vesznek.
A megfigyelések alapján a kutatók meghatározták, hogy a cingulátum kortex nevű agyi terület elülső része (ACC) fontos szerepet játszik a modell alapú döntéshozatal esetén a következmények kiszámításában, valamint az is megfigyelhető volt az itteni idegsejtek működésének vizsgálata során, hogy az adott cselekedet következménye agyunk számára meglepő, vagy éppen várt hatás volt: ez az agyterület felelhet tehát a rossz előjelzések miatti modell pontosításért.
Ez is érdekelheti:
- Új elmélet a migrén kialakulására: ez a prolaktin és a CGRP közös szerepe
- Kiderült: a rák nem civilizációs átok, hanem örökség
- "Z-vírus": a fülbemászó zenék úgy terjednek, mint a vírusok
A megfigyeléseik igazolására a kutatók ezután bizonyos egerekben működésképtelenné tették az ACC területén található idegsejteket, melynek következtében az állatok képtelenné váltak a modell pontosítására, tehát a cselekedetek megfelelő megtervezésére – beigazolódott tehát a megfigyelés, miszerint ez az agyterület nélkülözhetetlen a modell alapú tanulás kivitelezéséhez.
A fenti eredmények egy lépéssel közelebb vittek minket ahhoz, hogy megértsük, hogyan is működnek az agy komplex folyamatai, jelen esetben döntéseink következményeinek előrevetítése, valamint maga a döntéshozatal folyamata, azonban még hosszú út áll a kutatók előtt, mire teljesen meg tudjuk érteni az agyunk által elvégzett összetett folyamatokat.
neurológus szakorvos
Forrás: Akam, Thomas, Ines Rodrigues-Vaz, Ivo Marcelo, Xiangyu Zhang, Michael Pereira, Rodrigo Freire Oliveira, Peter Dayan, and Rui M. Costa. "The Anterior Cingulate Cortex Predicts Future States to Mediate Model-Based Action Selection." Neuron 109, no. 1 (2021): 149-163.
