Al tomar una decisión compleja, a menudo dividimos el problema en una serie de decisiones más pequeñas. Por ejemplo, al decidir cómo tratar a un paciente, un médico puede seguir una jerarquía de pasos: elegir una prueba de diagnóstico, interpretar elresultados, y luego prescribir un medicamento.
Tomar decisiones jerárquicas es sencillo cuando la secuencia de elecciones lleva al resultado deseado. Pero cuando el resultado es desfavorable, puede ser difícil descifrar qué salió mal. Por ejemplo, si un paciente no mejora después del tratamiento, haymuchas razones posibles: quizás la prueba de diagnóstico sea precisa solo el 75 por ciento de las veces, o tal vez el medicamento solo funcione para el 50 por ciento de los pacientes. Para decidir qué hacer a continuación, el médico debe tener en cuenta estas probabilidades.
En un nuevo estudio, los neurocientíficos del MIT exploraron cómo el cerebro razona sobre las causas probables de falla después de una jerarquía de decisiones. Descubrieron que el cerebro realiza dos cálculos usando una red distribuida de áreas en la corteza frontal. Primero, el cerebro calcula la confianzasobre el resultado de cada decisión para determinar la causa más probable de una falla, y en segundo lugar, cuando no es fácil discernir la causa, el cerebro hace intentos adicionales para ganar más confianza.
"Crear una jerarquía en la mente de uno y navegar esa jerarquía mientras se razona sobre los resultados es una de las fronteras emocionantes de la neurociencia cognitiva", dice Mehrdad Jazayeri, profesora de Desarrollo de Carrera Robert A. Swanson de Ciencias de la Vida, miembro del Instituto McGovern del MITpara Brain Research y el autor principal del estudio.
El estudiante graduado del MIT Morteza Sarafyzad es el autor principal del artículo, que aparece en ciencia el 16 de mayo
razonamiento jerárquico
Los estudios previos sobre la toma de decisiones en modelos animales se han centrado en tareas relativamente simples. Una línea de investigación se ha centrado en cómo el cerebro toma decisiones rápidas mediante la evaluación de evidencia momentánea. Por ejemplo, una gran cantidad de trabajo ha caracterizado los sustratos neuronales ymecanismos que permiten a los animales clasificar los estímulos poco confiables ensayo por ensayo. Otra investigación se ha centrado en cómo el cerebro elige entre múltiples opciones al confiar en resultados previos en múltiples ensayos.
"Estas han sido líneas de trabajo muy fructíferas", dice Jazayeri. "Sin embargo, realmente son la punta del iceberg de lo que hacen los humanos cuando toman decisiones. Tan pronto como te pones en una situación real de toma de decisiones,ya sea elegir un compañero, elegir un automóvil, decidir si tomar este medicamento o no, se convierten en decisiones realmente complicadas. A menudo, hay muchos factores que influyen en la decisión, y esos factores pueden operar en diferentes escalas de tiempo ".
El equipo del MIT ideó una tarea de comportamiento que les permitió estudiar cómo el cerebro procesa la información en múltiples escalas de tiempo para tomar decisiones. El diseño básico era que los animales harían uno de los dos movimientos oculares dependiendo de si el intervalo de tiempo entre dos destellos de luzera más corto o más largo que 850 milisegundos.
Un giro requirió que los animales resolvieran la tarea mediante un razonamiento jerárquico: la regla que determinaba cuál de los dos movimientos oculares tenía que cambiarse de forma encubierta después de 10 a 28 pruebas. Por lo tanto, para recibir la recompensa, los animales tenían que elegir la correctaregla, y luego realice el movimiento ocular correcto dependiendo de la regla y el intervalo. Sin embargo, debido a que los animales no fueron instruidos sobre los cambios de regla, no pudieron determinar directamente si se produjo un error porque eligieron la regla incorrecta o porque juzgaron malintervalo.
Los investigadores utilizaron este diseño experimental para investigar los principios computacionales y los mecanismos neuronales que respaldan el razonamiento jerárquico. Los experimentos de teoría y comportamiento en humanos sugieren que el razonamiento sobre las posibles causas de errores depende en gran medida de la capacidad del cerebro para medir el grado de confianzaen cada paso del proceso: "Una de las cosas que se consideran críticas para el razonamiento jerárquico es tener cierto nivel de confianza sobre la probabilidad de que los diferentes nodos [de una jerarquía] puedan haber conducido al resultado negativo".Jazayeri dice.
Los investigadores pudieron estudiar el efecto de la confianza ajustando la dificultad de la tarea. En algunos ensayos, el intervalo entre los dos flashes fue mucho más corto o más largo que 850 milisegundos. Estos ensayos fueron relativamente fáciles y permitieron un alto grado deconfianza. En otros ensayos, los animales tenían menos confianza en sus juicios porque el intervalo estaba más cerca del límite y era difícil de discriminar.
Como habían planteado la hipótesis, los investigadores descubrieron que el comportamiento de los animales estaba influenciado por su confianza en su rendimiento. Cuando el intervalo era fácil de juzgar, los animales eran mucho más rápidos para cambiar a la otra regla cuando descubrían que estaban equivocadosCuando el intervalo fue más difícil de juzgar, los animales tenían menos confianza en su desempeño y aplicaron la misma regla unas cuantas veces más antes de cambiar.
"Saben que no tienen confianza, y saben que si no tienen confianza, no es necesariamente el caso de que la regla haya cambiado. Saben que podrían haber cometido un error [en su juicio de intervalo]".Jazayeri dice.
circuito de toma de decisiones
Al registrar la actividad neuronal en la corteza frontal justo después de finalizar cada prueba, los investigadores pudieron identificar dos regiones que son clave para la toma de decisiones jerárquica. Descubrieron que ambas regiones, conocidas como corteza cingulada anterior ACC y la corteza frontal dorsomedial DMFC, se activaron después de que los animales fueron informados sobre una respuesta incorrecta. Cuando los investigadores analizaron la actividad neuronal en relación con el comportamiento de los animales, se hizo evidente que las neuronas en ambas áreas indicaban la creencia de los animales sobreun posible cambio de reglas. Notablemente, la actividad relacionada con la creencia de los animales fue "más fuerte" cuando los animales cometieron un error después de una prueba fácil y después de errores consecutivos.
Los investigadores también encontraron que si bien estas áreas mostraron patrones de actividad similares, fue la actividad en el ACC en particular la que predijo cuándo el animal cambiaría las reglas, lo que sugiere que el ACC juega un papel central en el cambio de estrategias de decisión. De hecho, los investigadores encontraronque la manipulación directa de la actividad neuronal en ACC era suficiente para interferir con el comportamiento racional de los animales.
"Existe un circuito distribuido en la corteza frontal que involucra estas dos áreas, y parecen estar jerárquicamente organizadas, tal como lo exigiría la tarea", dice Jazayeri.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Anne Trafton. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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