Proces podejmowania decyzji jest zależny od elastycznego przetwarzania złożonego strumienia informacji. Jednak sposób, w jaki mózg przystosowuje swoje działanie do bieżących wyzwań pozostaje niejasny. Te wyzwania różnią się od siebie poziomem trudności. Np. decyzje podejmowane podczas prowadzenia auta zdecydowanie różnią się od wyboru przyszłego zawodu bądź partnera. W niektórych sytuacjach podejmowanie decyzji jest łatwiejsze, ponieważ wiemy jakie informacje wziąć pod uwagę. Zaś innym – trudniejszym – towarzyszy niepewność, która wymaga rozważenia szerszego spektrum możliwości. Przecież nie wszystko możemy wiedzieć lub przewidzieć. Naukowcy z Max Planck Institute for Human Development postanowili odkryć mechanizmy działania mózgu, które umożliwiają nam podejmowanie decyzji w tych jakże różnych przypadkach. Wyniki ich pracy zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie “Nature Communications”.
Aby ujawnić neuronalne mechanizmy pozwalające na podjęcie decyzji w różnych sytuacjach, naukowcy zaprojektowali zadanie wymagające dynamicznego przetwarzania zmiennej informacji wzrokowej. W każdej próbie uczestnicy oglądali poruszającą się chmurę niedużych kwadratów, różniących się od siebie kolorem, rozmiarem, jasnością lub kierunkiem ruchu. Następnie odpowiadali na pytanie dotyczące jednej z tych cech – np. “Czy więcej kwadratów przesuwało się w lewo, czy w prawo?”. Przed każdą próbą naukowcy informowali ich, których cech może dotyczyć pytanie. Dzięki temu manipulowali poziomem “niepewności”. Otóż im więcej cech musieli uwzględnić badani, tym mniejszą mieli pewność, na której z nich warto się skupić. W ten sposób naukowcy dokonali symulacji laboratoryjnej podejmowania decyzji w różnych sytuacjach. Podczas całego eksperymentu aktywność mózgu uczestników rejestrował zarówno elektroencefalograf (EEG) oraz funkcjonalny rezonans magnetyczny (fMRI), za pomocą których uczeni mogli zarejestrować zjawiska neuronalne towarzyszące podejmowaniu decyzji.
Wyniki analizy EEG wykazały, że aktywność bioelektryczna mózgu podczas podejmowania decyzji jest zależna od poziomu niepewności. Kiedy uczestnicy wiedzieli, na której z cech bodźca skupić uwagę, sygnał neuronalny kory mózgu był rytmiczny i synchroniczny. Natomiast gdy musieli skupić się na wielu cechach, a więc niepewność wzrastała, sygnał stawał się coraz bardziej chaotyczny i asynchroniczny.
“Rytmiczna aktywność mózgu jest wyjątkowo użyteczna, gdy potrzebujemy skupić uwagę na jednym aspekcie sytuacji i zignorować pozostałe. Z kolei zwiększenie neuronalnego “chaosu” umożliwia równoczesne przetwarzanie informacji napływających z wielu źródeł. Wyniki naszego badania sugerują, że mózg ma zdolność płynnego przełączania się pomiędzy tymi trybami działania. Przypuszczalnie umożliwia to elastyczne przetwarzanie informacji dopasowane do wyzwań środowiskowych” – tłumaczy Julian Q. Kosciessa, adiunkt Max Planck Institute for Human Development i autor eksperymentu.
Ponadto, dzięki danym uzyskanym przy pomocy fMRI, naukowcy odkryli strukturę mózgu prawdopodobnie odpowiedzialną za przełączanie się pomiędzy tymi dwoma trybami. Otóż gdy wzrastał poziom niepewności, a neurony kory mózgu “gubiły rytm”, następowało zwiększenie aktywności wzgórza. Ten obszar, ukryty w głębi mózgu, jest uważany przede wszystkim za interfejs pomiędzy bodźcami sensorycznymi i reakcjami na nie. Do tej pory jego rola w elastycznym podejmowaniu decyzji pozostawała nieznana.
“Rozważania naukowców dotyczące neuronalnych źródeł elastycznego zachowania często skupiają się wyłącznie na sieciach kory mózgu. Zgodnie z podręcznikową wiedzą wzgórze nie bierze udziału w tych procesach, a jest wyłącznie przekaźnikiem informacji sensomotorycznej. Wyniki naszego badania podważają te tradycyjne przekonania i pokazują, że wzgórze może wspierać dynamikę korowych sieci neuronalnych. Co więcej, jego aktywność pomaga zoptymalizować działanie mózgu i dopasować je do wymagań środowiska. Ma zatem znaczące przełożenie na jakość decyzji, które podejmujemy”- wyjaśnia Douglas Garret, dyrektor laboratorium badawczego oraz pomysłodawca badania.
Rezultaty tego eksperymentu mają znaczący wpływ na dotychczasowe rozumienie działania mózgu umożliwiacego nam funkcjonowanie w nieustannie zmieniającym się świecie. Przede wszystkim ujawniły obecność dwóch trybów działania mózgu, pomiędzy którymi przełączamy się zależnie od ilości dostępnych informacji. W sytuacjach gdy podejmujemy decyzje nieobarczone niepewnością, neuronalne sieci korowe wykazują wysoką synchronizację. Gdy niepewność wzrasta, synchronizacja zanika, co umożliwia przetwarzanie większej ilości informacji. Ponadto wyniki wskazały, iż ta “zmiana biegu” jest zależna od działania wzgórza. W kolejnych badaniach naukowcy sprawdzą, jakie neurochemiczne procesy zachodzące w tej strukturze umożliwiają modulację dynamiki sieci neuronalnych. Planują też próbę wywarcia wpływu na działanie tych sieci poprzez przezczaszkową stymulację mózgu prądem o niewielkim napięciu.
