Александр Марков. Гиппокамп отвечает за принятие предвзятых решений

Американские нейропсихологи частично расшифровали механизм принятия решений в незнакомой ситуации, когда мы не можем ни положиться на прошлый опыт, ни просчитать результат на основе надежных данных. В этом случае выбор того или иного варианта поведения опосредуется ассоциациями со знакомыми стимулами, «ценность» которых нам известна. Наблюдения за работой мозга испытуемых показали, что ключевую роль в принятии решений «по ассоциации» играет гиппокамп — отдел мозга, отвечающий за консолидацию (закрепление) воспоминаний. По-видимому, в ходе приобретения предварительного позитивного опыта гиппокамп привязывает представление о вознаграждении не только к тому решению, которое было непосредственно вознаграждено, но и к другим идеям или стимулам, которые с ним ассоциируются. По активности гиппокампа в момент приобретения положительного опыта можно предсказать, будет ли испытуемый в незнакомой ситуации принимать решения по ассоциации или действовать наугад.

Людям, как и другим животным, часто приходится принимать решения в условиях недостатка информации. В знакомой ситуации мы склонны полагаться на прошлый опыт и выбирать тот вариант действий, который ранее приводил к успеху. Такое поведение — результат обучения на положительном опыте, за которое отвечает стриатум (Striatum). Но если ситуация новая — например, если нужно выбрать между двумя вариантами поведения, ни один из которых нами ранее не проверялся, и у нас нет данных, чтобы «просчитать» результат, — задача становится куда труднее. Тем не менее мы часто принимаем подобные решения быстро и уверенно (и далеко не всегда удачно, но это уже другой вопрос).

Предполагается, что важную роль в принятии решений в незнакомой ситуации играет ассоциативная память. Мы склонны предпочитать тот из непроверенных вариантов, который почему-либо ассоциируется у нас с чем-то хорошим из прошлого опыта.

Нейропсихологи из Колумбийского университета (Нью-Йорк, США) проверили это предположение в интересном эксперименте на 31 добровольце. Схема эксперимента показана на рисунке. Исследование состояло из трех этапов, на каждом из которых за работой мозга испытуемых следили при помощи ФМРТ.

Схема эксперимента. На первом этапе (Association Phase) у испытуемых формировали ассоциации между парами изображений S1 (лица, другие части тела, пейзажи) и S2 (круговые орнаменты). На втором этапе (Reward Phase) демонстрировались только стимулы S2, причем половина из них сопровождалась получением награды. Наконец, на третьем этапе испытуемым предлагали выбрать «на удачу» одно из двух изображений S1. «Предвзятое» принятие решений проявлялось в том, что испытуемые чаще выбирали те стимулы S1, которые ассоциировались у них с вознаграждавшимися ранее стимулами S2.

На первом этапе («фаза формирования ассоциаций») испытуемым показывали одну за другой пары картинок, на одной из которых был изображен пейзаж, лицо или фрагмент тела (стимул S₁), на другой — абстрактный круглый орнамент (стимул S₂). При этом испытуемым давали «отвлекающее» задание: искать перевернутые изображения. Подлинный смысл этого этапа, о котором испытуемым не сообщали, состоял в формировании ассоциаций между стимулами S₁ и S₂.

На втором этапе («фаза вознаграждения») участникам показывали в случайном порядке стимулы S₂ (орнаменты), те же, что и в прошлый раз. Половина стимулов (авторы условно обозначили их S₂+) сопровождалась вознаграждением: на экране появлялось изображение банкноты в 1 доллар. Это означало, что по окончании эксперимента участник получит денежный приз. Вторая половина стимулов (S₂–) не приносила испытуемым барышей. Фактически, этот этап эксперимента представлял собой классическую выработку условного рефлекса «по Павлову» (Pavlovian conditioning).

На третьем этапе («фаза принятия решения») сначала проверяли, успешно ли прошло обучение в предыдущей фазе. Для этого испытуемым показывали попарно стимулы S₂+ и S₂– и предлагали угадать, какой из орнаментов принесет им доллар. С этой задачей успешно справились 28 испытуемых из 31. Остальные трое не смогли усвоить урок (они выбирали стимулы S₂+ не чаще, чем S₂–), и их исключили из дальнейших опытов.

Наконец, был поставлен решающий эксперимент. Теперь участники должны были угадать счастливую картинку из двух стимулов S₁, то есть из двух изображений, которые ранее не вознаграждались, а только демонстрировались вместе либо с S₂+, либо с S₂– (авторы условно обозначили их S₁+ и S₁–). Пары изображений были сгруппированы по темам, так что выбирать нужно было либо из двух лиц, либо из двух пейзажей, либо из двух фрагментов тел.

Результаты получились разными для разных испытуемых и разных пар изображений. Во многих случаях испытуемые достоверно предпочитали изображение S₁+ изображению S₁–, то есть принимали решения по ассоциации. В других случаях выбор делался наугад.

Самые интересные результаты были получены в ходе сравнения активности мозга испытуемых в этих двух ситуациях (когда они уверенно выбирали S₁+ и когда они этого не делали). Авторы обнаружили три особенности, характерные для тех случаев, когда в фазе 3 испытуемые отдавали предпочтение стимулу S₁+, то есть принимали «предвзятое» решение, основанное на ассоциации.

Во-первых, в этих случаях в фазе 2 наблюдалась повышенная активность гиппокампа. Этого и следовало ожидать исходя из предположения, что на принятие решения влияла ассоциативная память. Ведь именно гиппокамп отвечает за закрепление (консолидацию) памяти о полученном опыте. Правда, до сих пор у людей изучалась в основном роль гиппокампа в формировании осознанной (эксплицитной) памяти. Однако те ассоциации между стимулами S₁ и S₂, которые сформировались у испытуемых в первой фазе эксперимента и «помогли» им сделать выбор в фазе 3, не были осознанными. Судя по результатам специальных тестов, люди не отдавали себе отчета в том, что стимулы S₁ связались у них в голове с определенными стимулами S₂.

Во-вторых, в фазе 2 активизировались те участки зрительной коры, которые обычно возбуждаются у данного испытуемого при виде лиц, частей тела или пейзажей — в зависимости от того, какой из стимулов S₁ демонстрировался ранее совместно с данным стимулом S₂ (орнаментом). Например, если в фазе 1 вместе с данным орнаментом показывали лицо, то в фазе 2, когда испытуемый видел этот орнамент и получал за него награду, у него возбуждались участки зрительной коры, которые обычно возбуждаются при виде лиц. Это говорит об активации воспоминаний: орнамент, сопровождаемый наградой, «оживил» нейронную репрезентацию стимула S₁, который ранее демонстрировался вместе с этим орнаментом. Так происходило в тех случаях, когда в третьей фазе эксперимента испытуемый выбирал стимул S₁+, то есть принимал решение по ассоциации. Если же он выбирал наугад, то во второй фазе у него и гиппокамп, и упомянутые участки зрительной коры работали слабее.

Наконец, если в третьей фазе испытуемый выбрал S₁+, то во второй фазе у него наблюдалась корреляция между активностью гиппокампа и стриатума. Стриатум играет ключевую роль в обучении на положительном опыте. Поэтому логично предположить, что если гиппокамп в фазе 2 действительно привязывает репрезентацию положительного подкрепления к ассоциативно связанным воспоминаниям, то он должен для этого обмениваться информацией со стриатумом, что и могло проявиться в виде скоррелированной активности этих двух отделов мозга.

Других достоверных различий в работе мозга при случайном выборе и выборе по ассоциации у испытуемых не обнаружилось.

Таким образом, глядя на работу гиппокампа, зрительной коры и стриатума во второй фазе эксперимента, можно было с большой точностью предсказать, как поведет себя испытуемый в третьей фазе. Если во второй фазе гиппокамп работал активно и скоррелированно со стриатумом и если при этом в зрительной коре активировались воспоминания об ассоциативно связанных стимулах S₁, то в третьей фазе испытуемый, как правило, предпочитал стимул S₁+ стимулу S₁–, то есть принимал решение по ассоциации, а не наугад.

Авторы заключают, что при получении положительного опыта гиппокамп, по-видимому, присоединяет в памяти представление о «ценности» не только к тому стимулу, с которым вознаграждение было непосредственно связано, но и к тем воспоминаниям, которые ассоциируются с этим стимулом (и возбуждаются при его восприятии). В результате мы можем интуитивно оценивать какой-то вариант действий как предпочтительный, даже если не имеем ни малейшего представления о его последствиях. Судя по тому, что участники эксперимента не осознавали своих ассоциаций, данный механизм формирования предпочтений срабатывает автоматически, бессознательно, а не как результат стратегического планирования.

G. Elliott Wimmer, Daphna Shohamy. Preference by Association: How Memory Mechanisms in the Hippocampus Bias Decisions // Science. 2012. V. 338. P. 270–273.

Источник: Элементы