Eine optimale entscheidungsstrategie ergibt sich aus nonstop lernen

Im Gegensatz zu Maschinen, die das Verhalten von Tieren und Menschen fast immer auch ein element der Unberechenbarkeit. Unzählige Experimente haben gezeigt, dass unsere Antworten, die genau die gleiche Herausforderung sind manchmal schneller, manchmal langsamer, manchmal richtig und manchmal falsch.

In dem Bereich der Neurowissenschaft, diese Variabilität ist Häufig zugeschrieben, was wird als Lärm bezeichnet, eine allgegenwärtige „neuronale Geschwätz“ das prägt die Art, wie Gehirne verarbeiten und reagieren auf eingehende Informationen.

Eine neue kooperative Studie in den Nagetieren, die von einem team von Wissenschaftlern von der Champalimaud Centre for the Unknown in Portugal, der Harvard Medical School in den USA, und der Universität Genf in der Schweiz, zeigt, dass diese Variabilität könnte manchmal falsch interpretiert werden als Lärm. Stattdessen kann es eigentlich sein, die Reflexion von einer Verhaltens-Strategie, die übersehen wurde aufgrund der vorangegangenen Annahmen darüber, wie das Subjekt sich Verhalten soll. Ihre Ergebnisse, heute veröffentlicht (2. Juni) in der Fachzeitschrift „Nature Communications“—rufen in die Frage, was „optimale Verhalten“ wirklich bedeutet.

Eine unerwartete Strategie

„Es begann alles mit einem einfachen experiment“, erinnert sich Maria Inês Vicente, die gesammelt die experimentellen Daten als Teil Ihrer Diplom-Arbeit an der Champalimaud Centre for the Unknown und ist zurzeit an der Universität Leiden . „Wir haben zwei unterschiedliche Gerüche und erstellt mehrere Mischungen der beiden. Während des Experiments werden die verschiedenen Mischungen vorgestellt wurden die Ratten, ein zu einer Zeit. Auf jeden Versuch, die Ratten zu berichten hatte, die zwei Gerüche war mehr dominant. Wenn Sie dachten, war die Antwort Geruch Ein, es wäre ein Ansatz mit Wasser Auslauf auf der rechten Seite, und, falls es sich für Geruchs-B, es würde nach Links gehen. Einige Mischungen hatte viel mehr von einem Geruch verglichen mit den anderen, so dass es einfacher zu sagen, das war mehr hervorstechen. In der Erwägung, dass in anderen Mischungen, der Unterschied war subtiler. Wenn die Ratte hat die richtige Antwort erhielt Sie einen Wasser belohnen.“

Die Forscher ermittelten, wie schnell die Ratten reagiert und ob Ihre Antwort richtig oder falsch war. Zu Ihrer überraschung, wenn Sie analysierten die Daten, die Sie realisiert, dass die Ratten‘ Verhalten nicht zu Folgen, eine gemeinsame Entscheidungs-Regel. „In diesen Arten von Aufgaben, die wir dazu neigen, um zu sehen, eine klare Abhängigkeit zwischen Schwierigkeit und Zeit der Entscheidung: Auf den härteren, subtilen versuche, Tiere (und Menschen) länger dauern, um zu entscheiden, als sich auf einfache Studien“, sagt André Mendonça von der Champalimaud Centre for the Unknown. „Statt unsere Ratten nehmen würde, im Durchschnitt die gleiche Menge an Zeit zu machen, die beide schwere und leichte Entscheidungen.“

„Die Erklärung für diese unerwartete Beobachtung war nicht einfach, vorbei zu kommen“, ergänzt Jan Drugowitsch, ein co-Autor, verbunden mit der Harvard Medical School. „Endlich, wir fanden es durch die Erstellung eines mathematischen Modells, das Vereinigte separate Zweige im Bereich der Entscheidungsfindung. In einem Sinne ist es unser Ziel war, zu replizieren, die Ratten, die das Verhalten in eine „Maschine Gehirn“ mit der Hoffnung der Entdeckung der zugrunde liegenden Variablen, produziert dieses überraschende Ergebnis.“

Das Modell zeigte einen unerwarteten Strategie. Auf jeden Versuch, die Ratte war richtet sein Verhalten nach den Ergebnissen der vorherigen Studie. Wenn die Ratte war richtig in einer Studie, es wäre voreingenommen gegenüber den gleichen Geruch in die nächste. Und Umgekehrt, eine falsche Antwort in einem Versuch würde dazu führen, dass die Umschaltung in die nächste.

Warum haben die Tiere nehmen diese Besondere Strategie? „Diese Strategie steht im Einklang mit einem Weltbild, wo sich die Umwelt kontinuierlich verändert, was dazu führt das Tiere-update Entscheidungsprozess auf einer trial-by-trial-basis. Von außen, Ihr Verhalten erscheint sehr variabel, aber in der Tat, Sie waren gerade die Anpassung zu schnell. Das ist, warum es ein leichtes gewesen wäre, zu Unrecht interpretieren Sie diese variablität als nur Lärm,“ sagt Drugowitsch.

Optimalität liegt im Auge des Betrachters

Warum haben die Ratten entscheiden Sie sich für eine andere Strategie aus dem erwarteten? Die Autoren erklären, dass es mehrere Gründe. Die erste ist die Art der Aufgabe. „Es gibt nicht nur eine Art der sensorischen Diskriminierung Aufgabe“, sagt Mendonça. „Verschiedene Elemente in der Gestaltung der Aufgabe kann zeichnen sich unterschiedliche Entscheidungs-Strategien. Zum Beispiel, wenn wir gefragt hätte, Ratten zu lokalisieren, die Seite ein Geräusch kommt statt der Unterscheidung zwischen Gerüche, Ihre Strategie haben, im Einklang mit unserer ursprünglichen Erwartung. Dies ist, weil es einen eingebauten rechts-Links-Kategorie im Gehirn, die für bestimmte sensorische Modalitäten, die natürlich räumlich getrennt, aber das ist nicht der Fall für den Geruchssinn.“

Ein weiterer Grund ist das Vertrauen. „Genau wie Menschen, Ratten auftauchen, um zu bewerten, Ihre eigenen Entscheidungen und Ihr Verhalten ändern sich entsprechend. Wenn Sie sehr zuversichtlich und macht am Ende die richtige Entscheidung, es gibt wirklich nicht viel zu lernen. Aber was passiert, wenn Sie sind zuversichtlich, aber dann finden Sie heraus, dass Sie eigentlich falsch? In diesem Fall sollten Sie ändern Ihr Verhalten drastisch. Das ist genau das, was wir sahen mit unseren Ratten“, sagt Zachary Mainen, der Gruppe Führer, leitete die Studie und die ist in Verbindung mit der Champalimaud Centre for the Unknown.

Nach Ansicht der Autoren eine weitere Erklärung für die Ratte die Wahl der Strategie ist Ihre „hard-wired“ – Schaltung für das lernen. „Ironischerweise, wenn Sie nicht ständig wieder Antworten nach den Ergebnissen der letzten Studie, Sie würden es besser machen. In der Tat, was wir ursprünglich erwartet zu tun ist, um zu konstruieren, ein „Geruch Ein-Geruchs-B‘ – Kategorie und umsetzen,“ sagt Alex Pouget, wer ist Gruppenleiter an der Universität Genf und co-Autor der Studie. „Noch ist die Ratten“ – Strategie macht Sinn.“

Wie die Autoren erklären diese Beobachtung bedeutet nicht, die Ratte ist ein maladapted Tier. Im Gegenteil, Sie behaupten, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft sollten überdenken, was Sie definieren als „optimal Verhalten.“

„Die Ratten haben sich im Laufe von Millionen von Jahren zu suchen und entdecken Sie eine sich ständig verändernde Umgebung. Daher, wenn wir bewerten das Verhalten der Tiere, wir sollten uns daran erinnern, dass es nicht unbedingt nur um die Leistung per se. Optimalität sollte hängen zum einen von der Aufgabenstellung und der Art der problem-solver“ Pouget argumentiert.