Как мозг взвешивает риск и награду: открытие нейробиологов

Оценка потенциальной выгоды и сопутствующего риска — классическая тема для экономистов. Но как она выглядит изнутри, на уровне нейронов? Лаборатория профессора Джона О’Доэрти в Калифорнийском технологическом институте как раз этим и занимается. Почему в одной ситуации мы решаемся на рискованную покупку, а в другой, столь же заманчивой, проходим мимо? И как наш прошлый опыт формирует эти представления?

Ранее с помощью фМРТ учёные уже выяснили, что за чувство неопределённости и риска отвечает передняя островковая доля (инсула). Когда мы колеблемся, эта область загорается активностью. Но фМРТ, увы, довольно медлительный метод — он показывает, где происходит действие, но не может уловить молниеносную последовательность событий в мозге.

Для нового исследования команде потребовалась сверхточная хронометрия. И они нашли способ: использовать данные пациентов, которым в лечебных целях (для контроля эпилепсии) глубоко в мозг уже были имплантированы электроды. Это дало уникальную возможность следить за нервными импульсами в режиме реального времени, с микросекундной точностью.

И что же увидели? Гипотеза подтвердилась: первым делом мозг вычисляет так называемую «ошибку прогноза вознаграждения» — разницу между тем, на какую награду мы рассчитывали, и тем, что получили на самом деле. Следом, буквально по горячим следам, появляется «ошибка прогноза риска» — расхождение между ожидаемой и реальной неопределённостью. Оба сигнала рождаются в одной и той же области — коре передней инсулы.

Это ключевое открытие! Получается, мозг использует расчёт поощрения как основу для вычисления риска. Полученная оценка тут же идёт в дело — мы на ней учимся и принимаем следующее решение. Элегантно и эффективно.

«ФМРТ прекрасно показывает, где что происходит, но она слепа во времени, — объясняет Винсент Мэн, старший научный сотрудник и соавтор работы. — А нейронные процессы — это всегда история о мгновениях».

Для эксперимента пригласили пациентов с уже установленными электродами. Им предложили сыграть в простую карточную игру: предсказать, будет ли следующая карта старше или младше первой. Карты не показывали, так что первый выбор был всегда случайным. Но когда открывали первую карту, появлялась подсказка о вероятности успеха. Например, если выпала десятка, а вы ставили на «младше», то вы сразу понимали, что проиграли. Если выпала пятёрка — неопределённость оставалась максимальной до открытия второй карты.

Игра в карты, или как мозг учится на ошибках

«По сути, эта игра проводит нас по всей шкале — от полной уверенности до полного неведения, — говорит Винсент Мэн. — Вычислительная модель предсказывает, что сначала вы формируете ожидание о риске. Увидев вторую карту, вы делаете второй расчёт, чтобы оценить, насколько ваше ожидание совпало с реальностью».

Эти расчёты и есть те самые две оценки: ошибка прогноза вознаграждения (RePE) и ошибка прогноза риска (RiPE). Активность в передней инсуле чётко показала двухэтапный процесс после открытия второй карты: сначала пик, соответствующий оценке вознаграждения, и сразу за ним — пик оценки риска.

«Понимание того, как мозг производит подобные вычисления, поможет нам создать точные модели обучения и принятия решений, — заключает профессор О’Доэрти. — Это важно не только для фундаментальной науки, но и для того, чтобы разобраться, почему эти процессы ломаются при патологической склонности к азартным играм, зависимостях или других психических расстройствах». Получается, наше ежедневное «купить или не купить» — это отражение сложной и точной нейронной механики, которая иногда даёт сбой. Не правда ли, заставляет задуматься?