Concurrent metacognitive evaluation is dissociable from perceptual evidence accumulation in the parietal cortex
Deze studie toont aan dat bij macroques de gelijktijdige metacognitieve monitoring van onzekerheid tijdens perceptuele besluitvorming een proces is dat onderscheidbaar is van bewijsaccumulatie, aangezien neurale activiteit in het laterale intrapariëtale gebied (LIP) perceptuele keuzes reflecteert maar de specifieke kenmerken van een onzekerheidsaccumulator mist, wat suggereert dat de berekening van onzekerheid buiten dit gebied plaatsvindt.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van een preprint die niet peer-reviewed is. Dit is geen medisch advies. Neem geen gezondheidsbeslissingen op basis van deze inhoud. Lees de volledige disclaimer
Elke dag maken onze hersenen talloze keuzes, van de beslissing welke route we naar het werk nemen tot het beoordelen of een geluid in het donker een bedreiging is of gewoon de wind. Om te overleven moeten we niet alleen een keuze maken; we moeten ook weten hoe zeker we ervan zijn. Dit vermogen om onze eigen zekerheid te monitoren, om te beseffen wanneer we aan het gokken zijn versus wanneer we het echt weten, wordt metacognitie genoemd. Het is de mentale stem die fluistert: "Ik ben niet zelfverzekerd genoeg om een besluit te nemen," wat ons aanzet tot het vragen om hulp of het wachten op meer informatie. Decennialang hebben neurowetenschappers zich afgevraagd waar in de hersenen deze stem zetelt. Gebruikt het hersengebied dat bewijsmateriaal verzamelt voor een beslissing ook de berekening van hoe betrouwbaar dat bewijs is? Of is er een apart, parallel proces dat naast de beslissing draait, optredend als een kwaliteitscontroleur?
Een team onderzoekers aan de Chinese Academie van Wetenschappen heeft nu een belangrijke stap gezet naar het beantwoorden van deze vraag door de hersenen van apen in realtime te observeren. Ze trainden twee macro's om een visuele taak uit te voeren waarbij ze de richting van bewegende stippen op een scherm moesten beoordelen. Cruciaal was dat de apen een derde optie kregen: op elk gewenst moment tijdens de taak konden ze ervoor kiezen om "af te zien van de taak" (opt-out) en te vragen om een tweede, makkelijkere kans om de stippen te zien. Dit ontwerp stelde de onderzoekers in staat om de handeling van het nemen van een beslissing te scheiden van de handeling van het evalueren van onzekerheid. Door de elektrische activiteit van individuele hersencellen te registreren in een gebied dat bekendstaat om het nemen van beslissingen, ontdekten de wetenschappers dat de hersenen niet hetzelfde circuit gebruiken om zowel te beslissen als de eigen zekerheid te controleren. In plaats daarvan komt het signaal dat het dier vertelt om hulp te vragen ergens anders vandaan en wordt het pas op het allerlaatste moment in het beslissingsgebied geïnjecteerd.
De studie richtte zich op een specifiek deel van de hersenen genaamd de laterale intrapariëtale area, of LIP. Dit gebied is beroemd in de neurowetenschap vanwege zijn rol bij het verzamelen van bewijsmateriaal. Wanneer een dier naar een bewegend doelwit kijkt, vuren neuronen in dit gebied in een patroon dat lijkt op een helling (ramp), die langzaam stijgt naarmate het dier bewijs verzamelt totdat het een omslagpunt bereikt en een keuze maakt. Deze stijgende activiteit is lang gezien als de fysieke handtekening van een beslissing die wordt genomen. De onderzoekers wilden weten of deze stijgende activiteit ook het signaal voor onzekerheid droeg. Als de hersenen de zekerheid met hetzelfde circuit zouden berekenen, dan zouden de neuronen bij een onzekere beslissing een specifiek patroon van activiteit moeten laten zien dat die twijfel weerspiegelt, bijvoorbeeld een helling die voortijdig stopt of een andere hellingsgraad heeft.
Om dit te testen, trainden de onderzoekers de apen op een taak waarbij ze moesten kiezen tussen twee doelen die de richting van de beweging vertegenwoordigden, of een derde doel dat de opt-out vertegenwoordigde. Wanneer de aap voor de opt-out koos, kregen ze een tweede, duidelijker beeld van de stippen, die ze gemakkelijk konden identificeren. De onderzoekers registreerden de activiteit van 85 neuronen in het LIP-gebied van twee apen en observeerden hoe deze cellen zich gedroegen wanneer het dier een directe keuze maakte versus wanneer het koos om om hulp te vragen. Ze vonden een duidelijk en verrassend verschil. Wanneer de aap een directe keuze maakte, gedroegen de neuronen zich precies zoals verwacht: hun vuursnelheid steeg gestaag, waardoor bewijs werd opgebouwd totdat een beslissing werd bereikt. Echter, wanneer de aap voor de opt-out koos, vertoonden de neuronen niet dit zelfde opbouwende patroon. In plaats daarvan bleef de activiteit gedurende het grootste deel van de proef vlak en laag, om vervolgens plotseling in een scherpe, gestandaardiseerde uitbarsting toe te nemen vlak voordat de aap zijn oog naar het opt-out doel bewoog.
Deze plotselinge sprong suggereert dat de beslissing om hulp te vragen niet binnen het LIP-gebied zelf werd berekend. Als de hersenen de onzekerheid daar zouden berekenen, zou de activiteit geleidelijk zijn opgebouwd, wat de groeiende realisatie van zwak bewijs zou weerspiegelen. In plaats daarvan lijkt de vlakke activiteit gevolgd door een plotselinge piek op een signaal dat van buitenaf komt, dat de LIP-neuronen vertelt te stoppen met wat ze doen en de opt-out opdracht uit te voeren. Om dit te bevestigen, bouwden de onderzoekers computermodellen van hersencircuits. Eén model probeerde de opt-out beslissing te berekenen met dezelfde interne machinerie als de perceptuele keuze. Het andere model had een apart, extern module die de onzekerheid berekende en het signaal pas naar het beslissingscircuit stuurde wanneer dat nodig was. De echte hersendata kwamen perfect overeen met het tweede model. De neuronen in het LIP-gebied gedroegen zich alsof ze een laat instructiesignaal ontvingen van een ander deel van de hersenen, in plaats van de instructie zelf te generen.
De bevindingen suggereren dat de hersenen hun besluitvorming en hun zelfmonitoring op aparte plaatsen houden. Het LIP-gebied is uitstekend in het verzamelen van bewijsmateriaal en het nemen van een beslissing, maar het lijkt niet de plek te zijn waar de hersenen zich afvragen: "Ben ik wel zeker?" Dat antwoord lijkt te komen van een ander systeem, dat vervolgens een signaal naar het beslissingsgebied stuurt om door te gaan of een stap terug te doen. Deze scheiding maakt de hersenen flexibel; ze kunnen de betrouwbaarheid van een beslissing monitoren zonder dat dat monitoringsproces de snelheid of nauwkeurigheid van de beslissing zelf verstoort. Hoewel de studie niet exact aanwijst waar dit aparte monitoringsysteem zich bevindt, sluit het de mogelijkheid uit dat het simpelweg een bijproduct is van het beslissingscircuit in de pariëtale cortex. De hersenen hebben, zo blijkt, een toegewijde inspecteur die naast de arbeider werkt, het werk van een afstand controleert en alleen ingrijpt wanneer de kwaliteit niet goed genoeg is.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.