Исследователи Института когнитивных нейронаук ВШЭ экспериментально показали, что магнитная стимуляция префронтальной коры мозга изменяет оценку возможных исходов в момент принятия рискованных решений и заставляет испытуемых действовать менее рационально. Ученые полагают, что открытие позволит лучше понять механизмы формирования игровой зависимости.
Фото: Ullstein bild via Getty Images
Фото: Ullstein bild via Getty Images
В повседневной жизни нам часто приходится принимать решения, действуя в ситуации неопределенности. Однако участие мозга в принятии таких решений почти не исследовано. Принятие решений в ситуации риска требует обработки значительного количества информации. Например, если человек раздумывает, купить ли ему лотерейный билет стоимостью 100 руб., то ему необходимо оценить, насколько привлекательна для него потенциальная сумма выигрыша, а также достаточно ли велика вероятность этого выигрыша для того, чтобы платить указанную цену.
Классический способ исследования принятия решений — поведенческие эксперименты с применением функциональной магнитно-резонансной стимуляции. Испытуемого помещают в фМРТ-сканер — специальное устройство, которое отслеживает активность различных областей мозга в процессе выполнения экспериментального задания. Затем ему предлагают различные лотереи на выбор и наблюдают за тем, какие области мозга более активны, если человек выбирает рискнуть либо, наоборот, избегает риска.
Однако такой метод исследования имеет два основных недостатка. Во-первых, он не дает ответа на вопрос о причинно-следственной связи между активностью определенной области мозга и принятым решением. Во-вторых, люди склонны воспринимать ценность вознаграждения и вероятность его получения искаженно. Например, мы с трудом можем почувствовать разницу между шансом выигрыша 1 из миллиона и 1 из 100 тысяч. Ценность денег для нас также выглядит нелинейно: например, разница между суммой в 1000 и 1100 руб. может выглядеть более существенной, чем разница между 10 000 и 10 100 руб. Это приводит к вопросу, какие области мозга напрямую задействованы в формировании этого искаженного восприятия и каким образом мозг интегрирует эту информацию для принятия каждого отдельного решения.
В исследовании Института когнитивных нейронаук ВШЭ обе эти проблемы удалось решить. Для экспериментов была выбрана дорсолатеральная префронтальная кора мозга, так как эта область играет важную роль в принятии рискованных решений. С помощью транскраниальной магнитной стимуляции возбудимость этой области мозга временно подавлялась, после чего испытуемому предлагалось ответить на ряд вопросов и выбрать лотерею с меньшим либо большим риском. Каждый участник исследования посещал лабораторию трижды. Два раза проводилась настоящая магнитная стимуляция либо правой, либо левой дорсолатеральной префронтальной коры, и один раз эксперимент проходил без стимуляции (испытуемый об этом не знал).
Анализ данных показал, что выбор участников после стимуляции мозга отличался от их выбора после плацебо-стимуляции. Временное снижение возбудимости левой дорсолатеральной префронтальной коры приводило к тому, что испытуемые вели себя менее рационально: они в меньшей степени ориентировались на средний выигрыш, который можно было получить в каждой из лотерей.
Применение математических методов показало, что это изменение обусловлено тем, что в результате магнитной стимуляции мозга восприятие вероятностей выигрыша становилось еще более искаженным. Например, испытуемые вели себя так, как если бы вероятность выигрыша 97% воспринималась как 100%, и, наоборот, вероятность выигрыша в 1% игнорировалась, как будто она равна нулю. При этом субъективная ценность денежного вознаграждения для них не изменилась.
Ксения Паниди, старший научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований НИУ ВШЭ:
— За что отвечает префронтальная кора в мозге?
— Префронтальная кора — это большая область мозга, которая связана со множеством различных когнитивных функций. Различные части этой области участвуют во многих процессах, в частности, в когнитивном контроле других областей мозга, например, миндалины, отвечающей за сигнализирование об опасности, планировании действий, социальном взаимодействии, оценке последствий определенного поведения, кратковременной памяти, совершении выбора из доступных альтернатив и т. д.
— Почему ученые из Института когнитивных нейронаук ВШЭ выбрали для исследования именно дорсолатеральную префронтальную кору мозга?
— Дорсолатеральная префронтальная кора была выбрана потому, что во многих предыдущих исследованиях была показана ее связь с принятием решений в ситуации риска. Например, в некоторых исследованиях, где мозг испытуемых сканировался в процессе того, как они принимали решения рискнуть или нет, было обнаружено, что активность дорсолатеральной префронтальной коры ниже, если человек выбирает рискнуть (по сравнению с ее активностью в случае выбора безрисковой опции). Однако на основе таких исследований можно было судить только о корреляции между изменением активности в этой области мозга и выбором более рискованной альтернативы. Сама по себе корреляция еще не говорит о прямом участии этой области мозга в процессе принятия решений.
— Какие есть способы исследования механизма принятия решений?
— Способов исследования нейрональных механизмов принятия решений достаточно много. Есть способы, основанные на сканировании активности мозга в процессе выбора. В таких экспериментах, как правило, испытуемому предлагается простая задача на выбор из двух альтернатив — например, купить или не купить продукт по определенной цене, сыграть в лотерею или забрать меньшую, но заранее определенную сумму, получить некоторую сумму денег сейчас либо большую сумму, но позже. Пока человек выполняет такое задание, активность его мозга фиксируется с помощью одного из методов нейровизуализации, например, фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография), ЭЭГ, МЭГ (магнитная энцефалография), fNIRS (функциональная ближняя инфракрасная спектроскопия). Далее на основе полученных данных определяется, какие области мозга более или, наоборот, менее активны в ситуации, когда человек делает тот или иной выбор.
Также есть методы, которые используют неинвазивную стимуляцию определенных областей мозга с помощью специальной магнитной катушки (ТМС), либо электродов (tDCS, tACS — методы электрической стимуляции прямым или переменным током). Эти методы позволяют увеличить или, наоборот, снизить возбудимость выбранного участка мозга на короткое время.
В таких экспериментах берутся две разные группы участников (или же одному и тому же участнику предлагается пройти эксперимент несколько раз). В первой группе проводится реальная стимуляция мозга, а во второй — плацебо (процесс почти полностью имитирует реальную стимуляцию, но самой стимуляции не происходит). Далее участники выполняют экспериментальную задачу, где необходимо делать выбор. Затем сравнивается выбор тех, кто проходил реальную стимуляцию, с теми, кто проходил плацебо.
— Как ученые ВШЭ проводили исследование? Что оно показало?
— Исследование проводилось с помощью метода транскраниальной магнитной стимуляции (ТМС). Каждый участник эксперимента приходил в лабораторию трижды. При каждом визите проводилась стимуляция правой, либо левой дорсолатеральной префронтальной коры, либо плацебо-стимуляция. После стимуляции участник выполнял задание, которое состояло из 96 вопросов. В каждой пробе ему предлагалось выбрать одну из двух лотерей, в которую он предпочел был сыграть. Одна из лотерей была более рискованной, другая — менее рискованной. Например, в одной лотерее вы можете выиграть 220 либо 50 руб. с вероятностью 50%. В другой лотерее вы можете выиграть 125 либо 100 руб. также с вероятностью 50%. Во втором случае максимальный выигрыш скромнее по сравнению с первым вариантом, но и минимальный возможный выигрыш при этом более привлекателен. Таким образом, первая лотерея предлагает более высокий средний выигрыш, но и несет более высокие риски по сравнению со второй. Если бы человек был полностью нейтрален к риску (не избегал, но и не стремился к нему), то он бы делал выбор лишь на основе среднего выигрыша и предпочел бы первый вариант. Однако большинство людей воспринимают денежные суммы и вероятности их получения искаженно. Например, из других исследований мы знаем, что разница между шансом получить выигрыш с вероятностью 1 из миллиона и 1 из 100 тысяч в нашем представлении отличаются не так существенно, как разница между 1% и 10%.
На основе полученных данных с помощью вычислительных методов моделировалось поведение участников в каждом из экспериментальных условий. В частности, измерялись такие показатели, как склонность к риску и то, насколько искаженно человек воспринимает вероятности исходов. Исследование показало, что ТМС, снижающее возбудимость левой дорсолатеральной коры, приводило к менее рациональному выбору. Другими словами, участники реже выбирали лотереи с более высоким средним выигрышем по сравнению с плацебо-стимуляцией, хотя количество более рискованных решений не изменилось. Результаты также показали, что это изменение поведения было связано с тем, что после стимуляции участники начинали более искаженно воспринимать вероятности получения денег в предложенных лотереях — занижать маленькие вероятности и завышать большие.
— Как можно использовать полученные данные в медицине?
— Потребуется еще много исследований, чтобы определить нейрональный механизм принятия рискованных решений. Применение результатов одного этого исследования в медицине вряд ли возможно, но в совокупности с другими исследованиями оно может помочь в понимании механизмов игромании и других видов рискованного поведения, а также может продвинуть сферу нейрореабилитации после инсульта.
Использованы материалы статьи.