Психофизиологические механизмы переключения между стратегиями использования и исследования при принятии решений в условиях неопределенности

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-18-00252

НазваниеПсихофизиологические механизмы переключения между стратегиями использования и исследования при принятии решений в условиях неопределенности

Руководитель Чернышев Борис Владимирович, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный психолого-педагогический университет" , г Москва

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 08 - Гуманитарные и социальные науки; 08-552 - Психофизиология, психогенетика, сравнительная психология, зоопсихология, эволюционная психология

Ключевые слова магнитоэнцефалография, пупиллометрия, вероятностное обучение, стратегия использования, стратегия исследования, принятие решений, неопределенность, голубое пятно, передняя поясная кора, тета-осцилляции фронтальной средней линии, N2, ERN, FRN, расстройства аутистического спектра

Код ГРНТИ15.21.35

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Поведение человека в условиях неопределенности является предметом активного изучения в психологии, экономике, нейрофизиологии и других науках. Это обусловлено выраженным общественным запросом на изучение механизмов принятия решений в условиях труднопредсказуемой среды. Ставшие классическими работы Г.Саймона и Д.Канемана были удостоены Нобелевских премий и обозначили перелом в общественном и научном сознании - переход к строго научному анализу процессов принятия решений, которые столь важны практически в любых областях человеческой деятельности. Общеизвестно, что ошибки при принятии решений в экономике, бизнесе, политике, военном деле, медицине, образовании и других областях чреваты не только огромными денежными убытками, но также человеческими жертвами и другими внушительными потерями. С негативными последствиями ошибок, хотя и в меньших масштабах, сталкивается ребенок в процессе освоения окружающего мира, обучения в школе и т.п., равно как, например, и любой взрослый человек в процессе совершенствования профессиональных навыков. Неопределенность подразумевает, что субъект, принимающий решения, не располагает исчерпывающей информацией, необходимой для принятия решения. Неопределенность включает в себя внешний компонент - объективно непредсказуемые, случайные факторы среды, и внутренний компонент - степень неосведомленности самого субъекта о данной среде (Kahneman, Tversky, 1982, Cognition). В условиях современного многогранного динамичного мира и то, и другое характерно для принятия решений. В простейшем случае, если среда не является вероятностной и внешняя неопределенность отсутствует, то субъект может руководствоваться исходами своих предыдущих решений (сигналами обратной связи, поступающими от среды) и прийти к единственному оптимальному решению. Данный процесс известен как обучение с подкреплением, и в целом он аналогичен функционированию систем управления с обратной связью в технике. Однако если сама по себе среда характеризуется вероятностной структурой с некоторой долей непредсказуемости, то линейная логика обучения с подкреплением может оказаться неэффективной. Например, некоторое решение, являющееся на самом деле оптимальным, может быть отвергнуто по причине того, что предыдущие попытки выбора данного решения случайно привели к неуспеху; после этого объективно оптимальный выбор будет систематически отвергаться субъектом, и у субъекта уже не будет возможности узнать о выгодности данного выбора. Действуя в вероятностной среде, субъект может просто продолжать руководствоваться той ожидаемой полезностью решения, которая статистически определена им на основе накопленного опыта получения обратной связи от предыдущих решений, т. е. следовать стратегии использования. Либо субъект может пойти на риск и выбрать решение, которое на данный момент представляется ему невыгодным, – с целью сбора информации о свойствах среды и уточнения своих представлений об этой среде. Такой выбор относят к стратегии исследования, которая направлена на оптимизацию принятий решения в более отдаленной перспективе. Дилемма выбора между стратегиями использования и исследования вызывает огромный теоретический и практический интерес. Действительно, относительно простые управляющие системы, построенные лишь на обратной связи, могут быть малоэффективными в сложной среде: согласно “теореме о хорошем регуляторе”, эффективная управляющая система должна представлять собой модель той среды, с которой она взаимодействует (Conant, Ashby, 1970, Int J Systems Sci). Соответственно, живые организмы - и особенно человек - способны к активному построению гипотез и их проверке с целью построения и обновления имеющейся у них модели окружающей среды (Friston, 2010, Nat Rev Neurosci; Schwartenbeck et al., 2013; Parr, Friston, 2017, Network Neuroscience). Руководствуясь данными литературы и результатами наших собственных исследований, мы планируем изучить, как именно человек переходит от стратегии использования к стратегии исследования, какие психофизиологические и нейрофизиологические процессы толкают человека к принятию рискованного решения при переходе к стратегии исследования, чем определяется баланс между стратегиями использования и исследования. Наиболее интересным представляется вопрос, в какой мере переход к стратегии исследования действительно является спонтанным, направленным на предвосхищающую проверку субъектом собственных гипотез об окружающей среде (т.е. “проактивным”), или же переход к стратегии исследования становится следствием случайных неудач (т.е. “ретроактивным”). Психофизиологические и нейрофизиологические механизмы баланса между стратегиями использования и исследования до настоящего времени остаются недостаточно изученными. Частичное объяснение может дать модель адаптивного усиления (Aston-Jones, Cohen, 2005, Annu Rev Neurosci), которая придает большое значение норадренергической иннервации головного мозга, источником которой в мозге является голубое пятно. Поскольку диаметр зрачка является хорошим показателем активности норадренергической системы, ряд пупиллометрических исследований позволил получить важные результаты в отношении механизмов стратегии исследования (Jepma, Nieuwenhuis, 2011, J Cogn Neurosci; Hayes, Petrov, 2016, J Cogn Neurosci). Помимо голубого пятна, в процесс переключения между стратегиями вовлечен ряд других структур головного мозга, включая переднюю поясную кору, способную управлять активностью голубого пятна (Blanchard, Gershman, 2017, Cogn Affect Behav Neurosci; Cavanagh et al., 2012, Psychophysiology). Также имеются данные о вовлечении в этот процесс орбитофронтальных, островковых и ростролатеральных областей коры больших полушарий. Однако целостной картины происходящих процессов до сих пор не существует, и механизмы, регулирующие баланс между стратегиями исследования и использования, остаются в целом неизвестными. Мы разработали экспериментальную поведенческую модель, которая создает условия для лабораторного изучения данного феномена. С помощью данной экспериментальной модели мы сможем изучить как “ретроактивный” переход к стратегии исследования, так и “проактивный” переход к данной стратегии. Мы планируем ответить на поставленные вопросы, сочетая поведенческий эксперимент с пупиллометрией (т.е. регистрацией диаметра зрачка – косвенным методом измерения активности норадренергической системы) и регистрацией магнитоэнцефалограммы (позволяющей измерить активность важнейших зон коры больших полушарий). Насколько нам известно, наше исследование будет первым в данной области, основанным на применении магнитоэнцефалографии. Магнитоэнцефалография обладает чрезвычайно высоким временным и хорошим пространственным разрешением, что позволит получить надежные результаты о характере мозговых процессов, связанных с переключением между стратегиями использования и исследования. Наше исследование, сочетая указанные методы, впервые ставит задачу выявления временных и причинных связей между поведением, активностью норадренергической системы головного мозга и активностью ключевых областей коры больших полушарий. Кроме того, впервые в данном аспекте будут исследованы процессы принятия решений у взрослых с расстройствами аутистического спектра. Итогом предлагаемого проекта станет существенное углубление фундаментального понимания процессов принятия решения человеком.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Козунова Г.Л., Прокофьев А.О., Медведев В.А., Сайфулина К.Э., Шлепнев П.В., Строганова Т.А., Чернышев Б.В. Расширение зрачка как предвестник рискованного выбора человека в условиях вероятностного подкрепления. сборник трудов Первого национального конгрессе по когнитивным исследованиям, искусственному интеллекту и нейроинформатике (CAICS-2020) (год публикации - 2020)

2. Сайфулина К.Э., Козунова Г.Л., Медведев В.А., Рытикова А.М., Чернышев Б.В. Принятие решения в условиях неопределенности: стратегии исследования и использования. "Современная зарубежная психология", Современная зарубежная психология. 2020. Том 9. No 2. С. 93—106 (год публикации - 2020)
10.17759/jmfp.2020090208

3. Козунова Г.Л., Сайфулина К.Э., Прокофьев А.О., Шлепнев П.Б., Медведев В.А., Строганова Т.А., Чернышев Б.В. Pupil dilation as a precursor of risky choice in probabilistic gambling task Advances in Cognitive Research, Artificial Intelligence, and Neuroinformatics. Post-proceedings of the 9th International Conference on Cognitive Studies (Intrercognsci-2020) 11-16 of October, 2020, Moscow, Russia (год публикации - 2021)

4. Сайфулина К.Э., Козунова Г.Л., Медведев В.А., Чернышев Б.В. ДВА КОНФЛИКТА ПРИ ПРИНЯТИИ РЕШЕНИЙ В ГЭМБЛИНГ-ЗАДАЧЕ: ПУПИЛЛОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ Когнитивная наука в Москве: новые исследования. Материалы конференции 23 – 24 июня 2021. Под ред. Е.В. Печенковой, М.В. Фаликман, А.Я. Койфман. – М.: ООО «Буки Веди», ИППиП. 2021 г. — 556 стр., Когнитивная наука в Москве: новые исследования. Материалы конференции 23 – 24 июня 2021. Под ред. Е.В. Печенковой, М.В. Фаликман, А.Я. Койфман. – М.: ООО «Буки Веди», ИППиП. 2021 г., стр. 388-394 (год публикации - 2021)

5. Мясникова А.С., Чернышев Б.В. FEEDBACK-RELATED BETA-BAND POWER PREDICTS EXPLORATION IN A PROBABILISTIC GAMBLING TASK Когнитивная наука в Москве: новые исследования. Материалы конференции 23 – 24 июня 2021. Под ред. Е.В. Печенковой, М.В. Фаликман, А.Я. Койфман. – М.: ООО «Буки Веди», ИППиП. 2021 г. — 556 стр., Когнитивная наука в Москве: новые исследования. Материалы конференции 23 – 24 июня 2021. Под ред. Е.В. Печенковой, М.В. Фаликман, А.Я. Койфман. – М.: ООО «Буки Веди», ИППиП. 2021 г., стр. 39-44 (год публикации - 2021)

6. Мясникова А.С., Осипова А.А., Чернышев Б.В. АКТИВНОСТЬ В ДИАПАЗОНЕ ТЕТА РИТМА УКАЗЫВАЕТ НА ПРОАКТИВНУЮ СТРАТЕГИЮ ПРИНЯТИЯ РИСКОВАННЫХ РЕШЕНИЙ. Нейронаука для медицины и психологии: XVII Международный междисциплинарный конгресс. Судак, Крым, Россия; 30 мая – 10 июня 2021 г.: Труды Конгресса / Под ред. Е.В. Лосевой, А.В. Крючковой, Н.А. Логиновой. – Москва: МАКС Пресс, 2021. – 456 с., Нейронаука для медицины и психологии: XVII Международный междисциплинарный конгресс. Судак, Крым, Россия; 30 мая – 10 июня 2021 г.: Труды Конгресса / Под ред. Е.В. Лосевой, А.В. Крючковой, Н.А. Логиновой. – Москва: МАКС Пресс, 2021., стр.274-276 (год публикации - 2021)
10.29003/m2247.sudak.ns2021-17/274-275

7. Мясникова А.С., Третьякова В.Д., Сайфулина К.Э., Козунова Г.Л., Рытикова А.М., Чернышев Б.В. Beta-band power predicts exploratory choices in probabilistic environment OPERA MEDICA ET PHYSIOLOGICA, Opera Med Physiol. 2021. Vol. 8 (3) p. 59-64 (год публикации - 2021)
10.24412/2500-2295-2021-3-59-64

8. Козунова Г.Л., Сайфулина К.Э., Прокофьев А.О., Медведев В.А., Рытикова А.М., Строганова Т.А., Чернышев Б.В. Pupil Dilation and Response Slowing Distinguish Deliberate Explorative Choices in the Probabilistic Learning Task bioRxiv, biorxiv.org/content/10.1101/2021.10.19.464963v1.full.pdf (год публикации - 2021)
10.1101/2021.10.19.464963

9. Чернышев Б.В., Сайфулина К.Э., Козунова Г.Л., Прокофьев А.О., Медведев В.А. Spontaneous Exploratory Choices Under the Probabilistic Gambling Task Involve the State of conflict: A Pupillometric Study International Journal of Psychophysiology. Proceedings of the 20th World Congress of Psychophysiology (IOP 2021) of the International Organization of Psychophysiology (IOP), International Journal of Psychophysiology Volume 168, Supplement, October 2021, Page S218 (год публикации - 2021)
10.1016/j.ijpsycho.2021.07.589

10. Мясникова А.С., Прокофьев А.О., Чернышев Б.В. Feedback-Related Beta-Band Power Predicts Risky Choices in a Probabilistic Gambling Task International Journal of Psychophysiology. Proceedings of the 20th World Congress of Psychophysiology (IOP 2021) of the International Organization of Psychophysiology (IOP), International Journal of Psychophysiology Volume 168, Supplement, October 2021, Page S122 (год публикации - 2021)
10.1016/j.ijpsycho.2021.07.356

11. Козунова Г.Л., Медведев В.А., Юрист Л.Н., Чернышев Б.В. Индивидуальные различия в поведении человека в изменчивой среде: баланс между когнитивной гибкостью и накоплением свидетельств Сборник материалов ежегодной конференции по когнитивной науке, посвященной памяти Дж. С. Брунера, «Психология познания», 2022 год, г. Ярославль (год публикации - 2022)

12. Козунова Г.Л., Сайфулина К.Э., Прокофьев А.О., Медведев В.А., Рытикова А.М., Строганова Т.А., Чернышев Б.В. Pupil dilation and response slowing distinguish deliberate explorative choices in the probabilistic learning task Cognitive, Affective, & Behavioral Neuroscience, том 22, сс. 1108–1129 (год публикации - 2022)
10.3758/s13415-022-00996-z

13. Г.Л. Козунова, Ф.Х. Закиров, А.М. Рытикова, Т.А. Строганова, Б.В. Чернышев Нейробиологические факторы нарушения исполнительных функций при аутизме Журнал высшей нервной деятельности им. И.П.Павлова (год публикации - 2023)

14. Б.В. Чернышев, К.И. Пульцина, В.Д. Третьякова, А.С. Мясникова, А.О. Прокофьев, Г.Л. Козунова,Т.А. Строганова Losses resulting from deliberate exploration trigger beta oscillations in frontal cortex bioRxiv, bioRxiv (2022): 10.06.510948 (год публикации - 2022)
10.1101/2022.10.06.510948

15. Б.В. Чернышев, К.И. Пульцина, В.Д. Третьякова, А.С. Мясникова, Т.А. Строганова Beta oscillations in human MEG synchronize after negative rather than positive outcomes following exploratory decisions under a probabilistic gambling task The 22nd International Conference on Biomagnetism (Biomag 2022). Proceedings of the Conference., The 22nd International Conference on Biomagnetism (Biomag 2022). Proceedings of the Conference. p.488 (год публикации - 2022)

16. Г. Л. Козунова, Л. Н. Юрист, А. Ю. Николаева, А. Ю. Новиков, Б. В. Чернышев ПРОФИЛЬ ИНТЕЛЛЕКТА И НЕТЕРПИМОСТЬ К НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ У ПАЦИЕНТОВ С ВЫСОКОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ АУТИЗМОМ Психология сегодня: актуальные исследования и перспективы. Том 2., Психология сегодня: актуальные исследования и перспективы: материалы Всероссийского психологического форума в 2 томах (Екатеринбург, 28–30 сентября 2022 года). Том 2. — C. 203-206. (год публикации - 2022)

17. Козунова Г.Л., Новиков А.Ю., Строганова Т.А., Чернышев Б.В. Нетерпимость к неопределенности и трудности принятия решений в ситуациях социального взаимодействия у взрослых пациентов с высокофункциональным аутизмом: обзор психологических исследований. Клиническая и специальная психология (год публикации - 2023)

Публикации