Quantifying uncertainty in drift diffusion models of decision making under temporal dependence and parameter variability

تخيل أنك تحاول اكتشاف كيف يختار الجرذ بين مسارين للوصول إلى الطعام. يستخدم العلماء أداة رياضية خاصة تسمى "نموذج الانتشار التدرجي" (Drift Diffusion Model)، والتي تعمل مثل توقعات الطقس لدماغ الجرذ؛ فهي تحاول التنبؤ بمدى سرعة ودقة اتخاذ الجرذ للقرار بناءً على المعلومات التي يراها.

ومع ذلك، هناك مشكلة في كيفية استخدام العلماء لهذه الأداة عادةً. فالطرق التقليدية تعامل خيارات الجرذ كأنها سلسلة من رميات العملة المستقلة، بافتراض أن دماغ الجرذ عبارة عن آلة ثابتة لا تتغير إعداداتها أبداً. ولكن في الواقع، دماغ الجرذ يشبه كائناً حياً يتنفس؛ فهو يتعب، أو يتحمس، أو يغير تركيزه. "إعداداته" تتغير بمرور الوقت، وقراراته غالباً ما تكون مرتبطة بما حدث قبل ثانية واحدة فقط.

عندما يتجاهل العلماء هذه التغييرات، فإن الأمر يشبه محاولة قياس سرعة سيارة تتسارع وتكبح باستمرار، ولكن باستخدام مسطرة لا تعمل إلا إذا كانت السيارة تتحرك بسرعة ثابتة تماماً. والنتيجة؟ قد تعتقد أنك تعرف بالضبط مدى سرعة السيارة، لكن قياسك في الواقع مليء بالأخطاء الخفية لأنك لم تأخذ في الاعتبار سلوك السيارة المتغير.

ما يفعله هذا البحث:

بنى الباحثون مسطرة جديدة وأكثر ذكاءً (منهجية حوسبية) تعالج هذه الأخطاء. وإليك كيف تعمل، باستخدام تشبيهات بسيطة:

1. مراعاة "الأفعوانية" (الرولر كوستر) عبر الزمن: بدلاً من افتراض أن دماغ الجرذ يشبه بحيرة هادئة ومسطحة، يقر هذا المنهج الجديد بأن عملية اتخاذ القرار لدى الجرذ تشبه الأفعوانية؛ فهو يأخذ في الحسبان التقلبات (الاعتماد الزمني) وحقيقة أن الرحلة تتغير أثناء سيرها (عدم الاستقرار).
2. معرفة مدى تأكدك: المناهج القديمة كانت غالباً ما تعطي رقماً واحداً لكيفية اتخاذ الجرذ للقرار، دون إخبارك بمدى إمكانية الثقة في هذا الرقم. هذا المنهج الجديد يشبه تقرير الطقب الذي يعطيك هامش ثقة؛ فهو لا يكتفي بالقول "ستمطر"، بل يقول "ستمطر، ونحن متأكدون بنسبة 95% من حدوث ذلك، حتى لو كانت الرياح تهب بشكل غريب". إنه يحسب "عدم اليقين" بشكل صريح، لتعرف متى تكون بياناتك مهتزة.
3. استخدام القرائن (المتغيرات المصاحبة): يسمح هذا المنهج للعلماء بإدخال قرائن إضافية، مثل معدل ضربات قلب الجرذ أو مدة عمله، لتفسير لماذا يتغير أسلوب اتخاذ القرار لدى الجرذ في تلك اللحظة. إنه يشبه امتلاك ملاح يشرح أسباب الازدحام المروري بدلاً من مجرد العلوق فيه.

النتيجة:

عندما اختبر الفريق هذا المنهج الجديد على جراء تقوم بلعبة تخمين بصري، لم يحصلوا فقط على إجابة متوسطة واحدة. بدلاً من ذلك، اكتشفوا أن الجراء كانت في الواقع تنتقل بين "حالات مختلفة لاتخاذ القرار" (مثل تغيير التروس في السيارة) عبر أطر زمنية مختلفة. بعض هذه التحولات حدثت بسرعة، بينما كان بعضها الآخر بطيئاً وثابتاً.

باختصار، يقدم هذا البحث طريقة أكثر صدقاً ومرونة لقياس كيفية اتخاذ الأدمغة للخيارات، مع الاعتراف بأن الأدمغة فوضوية ومتغيرة، ومنح العلماء وسيلة أفضل لقياس مدى تأكدهم من نتائجهم. كما قام الفريق بإتاحة الكود البرمجي لهذه الأداة الجديدة ليستخدمه أي شخص.