5.1.1 Научный проект «Нейрокогнитивные механизмы принятия решений (НИУ ВШЭ)»

Научное направление 5. Нейрокогнитивные механизмы социального поведения → Исследовательская программа 5.1 Нейрокогнитивные механизмы принятия решений

Период реализации проекта 

2020-2025

Связь научного проекта с тематикой человеческого потенциала

Актуальность проблемы исследования принятий решений по отношению к выдающимся открытиям международной, российской и советской школ прошлого и позапрошлого веков об обучении с подкреплением оперантного обучения, мотивации, эмоций и теории функциональных систем связана с попыткой интеграции выдающихся поведенческих открытий прошлого в единую систему на основании анализа реакции мозга современными мультимодальными методами, а также современной вычислительной теорией на основании алгоритмов обучения с подкреплением. Улучшение понимания механизмов принятия решений в условиях возрастающего динамичного информационного потока и различных социальных контекстов будет способствовать дополнению и улучшению теоретических моделей принятия решений, откроет новые горизонты в разработке методов коррекции неадаптивных решений и в конечном итоге будет способствовать лучшему пониманию механизмов формирования человеческого потенциала.

Научный проект «Нейрокогнитивные механизмы принятия решений» направлен на развитие новейших представлений о механизмах принятия решений. Он фокусируется на изучении роли социального влияния, кооперации, наказания и прочих социальных контекстов и норм в принятии решений.

Цель проекта:

Разработка новых подходов и методов нейровычислительных исследований нейромеханизмов принятия решений в различных социальных контекстах

Задачи проекта:

1. Разработка теоретико-методологических обоснований для создания новой парадигмы исследований принятия решений с учетом пластичности мозга и обучения, алгоритмов, направленных на выявленные закономерности, способов интегрирования когнитивной и нейрокогнитивной методологии в исследованиях экспериментальной нейроэкономики, проведение экспериментальных работ по исследованию нейробиологических основ кооперации с учетом роли социальных контекстов и социальных норм
2. Моделирование принятия решений в зависимости от шкалы вознаграждений, влияния индивидуальных психологических и когнитивных характеристик и взаимодействия в условиях финансовых рынков, динамики принятия решений в зависимости от индивидуального финансового состояния, разработка динамических моделей обучения через подкрепление принимая во внимание энергетический аллостаз организма, проведение поведенческого исследования обучения принятия решений в зависимости от изменения вознаграждений, их вероятности и уровня риска
3. Исследование механизмов мозга обучения принятия решений в зависимости от изменения вознаграждений, их вероятности и уровня риска, индивидуального финансового состояния
4. Разработка новых подходов и методов нейровычислительных исследований нейромеханизмов принятия решений в различных социальных контекстах, внедрение подходов проведения инструментальных мультимодальных исследований с применением вычислительных моделей

Ключевые результаты

2020 г.

Развита и дополнена теория принятия решений, разработаны теоретико-методологические обоснования моделирования принятия решений в условиях динамического изменения вознаграждений и их вероятностей, а также алгоритмы принятия решений и обучения стратегиям поведения в непрерывном времени и динамически меняющейся среде в зависимости от физиологических потребностей и энергетического баланса организма, построена модель финансовой мультиагентной системы (Agent-Based Models, ABM) на основе когнитивной и нейрокогнитивной методологии теории обучения с подкреплением

2021 г.

Разработан интерфейс для взаимодействия исследователя с моделью финансовой мультиагентной системы и разработки экспериментов, имплементированы процессы отклонения от рациональности индивидуальных агентов (т.е. искажение функции ценностей) и проведен анализ влияния таких отклонений на динамику рынка.

Закончено исследование по искажению подтверждения выбора. Показано, что оно остается значимым при включении автокорреляции выбора в вычислительную модель принятия решения, тем самым доказывая, что искажение подтверждения выбора – это устойчивая особенность человеческого обучения с подкреплением.  Сформулированы дополнительные вычислительные процессы, которые могут играть важную роль в оценке и интерпретации искажений принятия решений.

2022 г.

На основе разработанной теоретической базы проведены несколько исследований механизмов и процессов принятия решений в зависимости от изменений и свойств среды: с использованием модели MIX (Модель независимого вклада величин и вероятностей вознаграждения), как вычислительного алгоритма выборов в неопределенной и изменчивой среде, были выявлены потенциальные механизмы адаптивного поведения при двух уровнях изменчивости среды.

Выявлено, что механизм независимого взвешивания оценки вероятностей вознаграждения по сравнению с величиной полезностей, является минимальным и достаточным механизмом адаптации к изменениям среды. Показано, что зависимость от вероятности вознаграждения по сравнению с величиной полезностей сложным образом зависит от величины вознаграждения и представления вознаграждений как выигрыши или проигрыши. В частности, вес вероятности был выше, когда вознаграждение было большим, только когда предложенные вознаграждения были представлены как выигрыши.

Параметры модели MIX, оцененные на основе человеческих выборов в зависимости от уровня изменчивости среды (низкая или высокая) и представления предложенных вознаграждений как выигрыши (зеленый цвет) или проигрыши (красный цвет). Знаки звездочки (*) и тильды (~) указывают на статистически значимые различия и тенденции в значениях параметра

2023 г.

Разработана основанная на фМРТ оригинальная парадигма исследования механизмов мозга, связанных с обучением и принятием решений в зависимости от системы изменения вознаграждений, их вероятности и уровня риска. Для оценки динамической информации, связанной с принятием финансовых решений в экологически валидной ситуации, впервые был применен метод межсубъектных корреляций. С использованием этой парадигмы проведено успешное исследование поведения испытуемых в условиях симуляции торгов на фондовом рынке в различных меняющихся условиях. Активность мозга во время планирования и принятия решений относительно акций с высокой волатильностью испытуемых ассоциировалась с достоверно более высокой мерой межсубъектной корреляции в латеральной островковой коре, а также в участках орбитофронтальной и префронтальной коры. Группа низкой волатильности показала достоверно более высокую меру межсубъектной корреляции в областях моторной коры.

Сравнение мер межсубъектной корреляции для групп акций высокой и низкой волатильности

Сравнение мер межсубъектной корреляции для групп акций высокой и низкой волатильности по срезам

Красный. Высокая волатильность – низкая волатильность

Синий. Низкая волатильность – высокая волатильность

Образовательные программы

Интегрированный трек «Мозг и Когнитивные науки iBrain»

Микродигри «Прикладная когнитивная нейронаука»

Проекты молодых ученых в рамках конкурса ФРПИ

Нейрокогнитивные механизмы социального поведения: тестирование новой методологии fNIRS для исследования когнитивных задач, 2021 

Нейрокогнитивные механизмы принятия решений, 2022

Метод классификации играющих на фондовом рынке в условиях разной волатильности по данным фМРТ, 2023

Публикации

1. A. Ghambaryan, B. Gutkin, V. Klucharev, E.Koechlin  Additively Combining Utilities and Beliefs: Research Gaps and Algorithmic Developments // Frontiers in Neuroscience, 2021.
2. Palminteri S, Lebreton M. Context-dependent outcome encoding in human reinforcement learning. // Current Opinion in Behavioral Sciences, Vol. 41, 2021, Pages 144-151.

Инструменты

Пакет программного обеспечения (СИМБА) агентного симулятора принятия решений в условиях финансовых рынков

Конференции

Международная школа по социальным нейронаукам «Межсубъектный корреляционный анализ данных фМРТ: практическое применение» (Москва, Россия, 21-23 июня 2021)

XXIV Ясинская (Апрельская) международная научная конференция по проблемам развития экономики и общества (Москва, Россия, 4-14 апреля 2023 г.): - Выставка «Антропологический и нейрокогнитивный кластеры – среда для прорывных научных исследований!» НИУ ВШЭ и ИЭА РАН 

Фестиваль научных сообществ «ВНауке» от VK (Москва, Россия, 23 сентября 2023 г.):
- Интерактивные стенды «Нейрокогнитивный кластер – среда для прорывных научных исследований» 

Международная школа нейролингвистики «От идеи до публикации» (Москва, Россия, 26-28 сентября 2023 г.) 

Всероссийский фестиваль «Наука 0+» (Москва, Россия, 7 октября 2023 г.):
- Интерактивные стенды «Нейрокогнитивный кластер – среда для прорывных научных исследований»

Международная школа по мозговым механизмам коммуникаций и языка «От идеи до публикации» (Москва, Россия, 15-17 ноября 2023 г.)