Concurrent metacognitive evaluation is dissociable from perceptual evidence accumulation in the parietal cortex
Diese Studie zeigt, dass bei Makaken die gleichzeitige metakognitive Überwachung von Unsicherheit während der perzeptuellen Entscheidungsfindung ein von der Evidenzakkumulation abgrenzbarer Prozess ist, da die neuronale Aktivität im lateralen intraparietalen Areal (LIP) zwar perzeptuelle Entscheidungen widerspiegelt, aber nicht die spezifischen Signaturen eines Unsicherheitsakkumulators aufweist, was darauf hindeutet, dass die Berechnung der Unsicherheit außerhalb dieser Region erfolgt.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Jeden Tag treffen unsere Gehirne unzählige Entscheidungen, von der Wahl des Arbeitswegs bis hin zur Beurteilung, ob ein Geräusch in der Dunkelheit eine Bedrohung darstellt oder nur der Wind ist. Um zu überleben, müssen wir nicht nur eine Entscheidung treffen; wir müssen auch wissen, wie sicher wir uns sind. Diese Fähigkeit, unsere eigene Gewissheit zu überwachen – zu erkennen, wann wir nur raten und wann wir etwas wissen –, wird Metakognition genannt. Es ist die mentale Stimme, die flüstert: „Ich bin nicht sicher genug, um mich festzulegen“, und uns dazu bringt, um Hilfe zu bitten oder auf weitere Informationen zu warten. Jahrzehntelang haben sich Neurowissenschaftler gefragt, wo in der Gehirnstruktur diese Stimme wohnt. Verwendet das Hirnareal, das Beweise für eine Entscheidung sammelt, auch die Berechnung darüber, wie zuverlässig diese Beweise sind? Oder läuft ein separater, paralleler Prozess neben der Entscheidung ab, der als Qualitätskontrolleur fungiert?
Ein Team von Forschern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat nun einen bedeutenden Schritt zur Beantwortung dieser Frage gemacht, indem sie die Gehirne von Affen in Echtzeit beobachteten. Sie trainierten zwei Makaken für eine visuelle Aufgabe, bei der sie die Richtung bewegter Punkte auf einem Bildschirm beurteilen mussten. Entscheidend war, dass die Makaken eine dritte Option erhielten: Zu jedem beliebigen Zeitpunkt während der Aufgabe konnten sie sich entscheiden, „auszustimmen“ (opt-out) und um eine zweite, leichtere Chance zu bitten, die Punkte zu sehen. Dieses Design ermöglichte es den Forschern, den Akt des Treffens einer Entscheidung vom Akt der Bewertung der Unsicherheit zu trennen. Durch die Aufzeichnung der elektrischen Aktivität einzelner Nervenzellen in einer Region, die für Entscheidungen bekannt ist, entdeckten die Wissenschaftler, dass das Gehirn nicht denselben Schaltkreis verwendet, um sowohl zu entscheiden als auch die eigene Zuverlässigkeit zu prüfen. Stattdessen kommt das Signal, das dem Tier sagt, um Hilfe zu bitten, aus einer anderen Quelle und wird erst im allerletzten Moment in das Entscheidungszentrum injiziert.
Die Studie konzentrierte sich auf einen spezifischen Teil des Gehirns, das laterale intraparietale Areal, oder kurz LIP. Diese Region ist in der Neurowerswissenschaft berühmt für ihre Rolle beim Sammeln von Beweisen. Wenn ein Tier ein bewegtes Ziel fixiert, feuern die Neuronen in diesem Bereich in einem Muster, das einer Rampe ähnelt: Sie steigen langsam an, während das Tier Beweise akkumuliert, bis sie einen Kipppunkt erreichen und eine Entscheidung getroffen wird. Diese rampenförmige Aktivität wurde lange Zeit als das physische Merkmal einer getroffenen Entscheidung angesehen. Die Forscher wollten wissen, ob dieselbe rampenförmige Aktivität auch das Signal für die Unsicherheit trägt. Wenn das Gehirn die Zuversicht mit demselben Schaltkreis berechnete, dann müssten die Neuronen, wenn der Affe entschied, dass er sich zu unsicher zum Raten war, ein spezifisches Aktivitätsmuster zeigen, das diesen Zweifel widerspiegelt – vielleicht eine Rampe, die vorzeitig stoppt oder eine andere Steigung aufweist.
Um dies zu testen, trainierten die Forscher die Makaken auf eine Aufgabe, bei der sie zwischen zwei Zielen, die die Bewegungsrichtung repräsentieren, oder einem dritten Ziel, das für den „Opt-out“ steht, wählen mussten. Wenn die Affen die Opt-out-Option wählten, erhielten sie eine zweite, deutlichere Sicht auf die Punkte, die sie problemlos identifizieren konnten. Die Forscher zeichneten die Aktivität von 85 Neuronen im LIP-Bereich von zwei Makaken auf und beobachteten, wie sich diese Zellen verhielten, wenn das Tier eine direkte Entscheidung traf versus wenn es sich entschied, um Hilfe zu bitten. Sie fanden einen klaren und überraschenden Unterschied. Wenn der Affe eine direkte Entscheidung traf, verhielten sich die Neuronen genau wie erwartet: Ihre Feuerraten stiegen stetig an, sammelten Beweise, bis eine Entscheidung erreicht wurde. Wenn der Affe jedoch die Opt-out-Option wählte, zeigten die Neuronen nicht dasselbe Aufbau-Muster. Stattdessen blieb die Aktivität während des Großteils des Versuchs flach und niedrig und sprang dann plötzlich in einem scharfen, stereotypen Ausbruch nach oben, kurz bevor der Affe seine Augen auf das Opt-out-Ziel bewegte.
Dieser plötzliche Sprung deutet darauf hin, dass die Entscheidung, um Hilfe zu bitten, nicht innerhalb des LIP-Areals selbst berechnet wurde. Wenn das Gehirn die Unsicherheit direkt dort berechnen würde, müsste die Aktivität allmählich ansteigen und das wachsende Bewusstsein über die schwachen Beweise widerspiegeln. Stattdessen sieht das flache Muster, gefolgt von einem plötzlichen Anstieg, wie ein Signal aus, das von außen kommt und die LIP-Neuronen anweist, ihre Arbeit zu unterbrechen und den Opt-out-Befehl auszuführen. Um dies zu bestätigen, erstellten die Forscher Computermodelle von Gehirnschaltkreisen. Ein Modell versuchte, die Opt-out-Entscheidung mit derselben internen Mechanik wie die perzeptuelle Entscheidung zu berechnen. Das andere Modell besaß ein separates, externes Modul, das die Unsicherheit berechnete und das Signal erst dann an den Entscheidungs-Schaltkreis sendete, wenn es benötigt wurde. Die realen Gehirndaten stimmten perfekt mit dem zweiten Modell überein. Die Neuronen im LIP-Bereich verhielten sich so, als erhielten sie eine verspätete Anweisung von einem anderen Teil des Gehirns, anstatt die Anweisung selbst zu generieren.
Die Ergebnisse legen nahe, dass das Gehirn seine Entscheidungsfindung und seine Selbstüberwachung an getrennten Orten aufbewahrt. Das LIP-Areal ist exzellent darin, Beweise zu sammeln und eine Entscheidung zu treffen, aber es scheint nicht der Ort zu sein, an dem das Gehirn fragt: „Bin ich mir sicher?“ Diese Frage wird offenbar von einem anderen System beantwortet, das dann ein Signal an das Entscheidungszentrum sendet, um entweder fortzufahren oder zurückzutreten. Diese Trennung ermöglicht es dem Gehirn, flexibel zu sein; es kann die Zuverlässigkeit einer Entscheidung überwachen, ohne dass dieser Überwachungsprozess die Geschwindigkeit oder Genauigkeit der Entscheidung selbst beeinflusst. Während die Studie nicht exakt benennt, wo dieses separate Überwachungssystem liegt, schließt sie die Idee aus, dass es lediglich ein Nebenprodukt des Entscheidungs-Schaltkreises im Parietalkortex ist. Das Gehirn besitzt, so scheint es, einen dedizierten Inspektor, der neben dem Arbeiter arbeitet, die Arbeit aus der Distanz prüft und erst dann eingreift, wenn die Qualität nicht gut genug ist.
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