Mechanismen Adaptiver, Geschichtsbedingter Entscheidungstendenzen im Menschlichen Gehirn

• Antragsteller: Professor Dr. Tobias Donner
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 259469422

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das menschliche Urteilsvermögen ist stark von Entscheidungstendenzen („biases“) geprägt, die durch frühere Umweltzustände, Entscheidungen, oder Entscheidungsergebnisse bedingt sind. Insbesondere wiederholen (oder wechseln) Menschen ihre Urteile bei der Bewertung mehrdeutiger Evidenz oft deutlich häufiger als per Zufall zu erwarten wäre, und sie tendieren dazu, an ihren Urteilen selbst angesichts starker neuer Evidenz dagegen festzuhalten („confirmation bias“). In diesem DFG-Projekt haben wir eine Reihe psychophysischer und neurophysiologischer Studien durchgeführt, um Einblicke in die Entstehung solcher geschichtsbedingter Entscheidungstendenzen im menschlichen Gehirn zu gewinnen. Unser Fokus lag auf wahrnehmungsbasierten Entscheidungen unter Unsicherheit, um im Vorfeld etablierte neuronale Repräsentationen der sensorischen Evidenz, der daraus resultierenden Entscheidungsvariable und schließlich des Handlungsplans auszunutzen. Wir führten detaillierte, modell-basierte Analysen von Entscheidungssequenzen durch und setzten die Modellparameter mit MEG oder fMRI-basierten Maßen der neuronalen Dynamik im zerebralen Kortex in Beziehung. Über diesen Ansatz identifizierten wir geschichtsbedingte Tendenzen in der neuronalen Populationsaktivität, die in unterschiedlichen Formaten und kortikalen Arealen exprimiert waren, und von denen einige eine maßgebliche Rolle in der Entstehung der Verhaltenstendenzen spielten. Wir entwickelten auch neue Verhaltensaufgaben, mit deren Hilfe sich geschichtsbedingte Verhaltenstendenzen systematisch manipulieren oder die Mechanismen von „confirmation bias“ und selektiver Aufmerksamkeit vergleichen lassen. MEG-Untersuchungen mit diesen neuen Aufgaben identifizierten unter anderem die entscheidungsinduzierte Ausrichtung endogener Aufmerksamkeit als einen plausiblen Mechanismus der „confirmation bias“. Insgesamt vermittelte dieses Projekt neue Einblicke in die neurobiologischen Grundlagen kontextabhängiger menschlicher Entscheidungsfindung, inklusive scheinbar irrationaler Tendenzen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Pupil-linked arousal is driven by decision uncertainty and alters serial choice bias. Nature Communications, 8(1).
  Urai, Anne E.; Braun, Anke & Donner, Tobias H.
  
• Adaptive History Biases Result from Confidence-Weighted Accumulation of past Choices. The Journal of Neuroscience, 38(10), 2418-2429.
  Braun, Anke; Urai, Anne E. & Donner, Tobias H.
  
• Confirmation Bias through Selective Overweighting of Choice-Consistent Evidence. Current Biology, 28(19), 3128-3135.e8.
  Talluri, Bharath Chandra; Urai, Anne E.; Tsetsos, Konstantinos; Usher, Marius & Donner, Tobias H.
  
• Task-evoked pupil responses reflect internal belief states. Scientific Reports, 8(1).
  Colizoli, Olympia; de Gee, Jan Willem; Urai, Anne E. & Donner, Tobias H.
  
• Choice history biases subsequent evidence accumulation. eLife, 8.
  Urai, Anne E.; de Gee, Jan Willem; Tsetsos, Konstantinos & Donner, Tobias H.
  
• Confidence predicts speed-accuracy tradeoff for subsequent decisions. eLife, 8.
  Desender, Kobe; Boldt, Annika; Verguts, Tom & Donner, Tobias H.
  
• Our own choices generate biases for subsequent decisions. TheScienceBreaker, 05(02).
  Donner, Tobias H.; Talluri, Bharath Chandra & Urai, Anne E.
  
• Reinforcement biases subsequent perceptual decisions when confidence is low, a widespread behavioral phenomenon. eLife, 9.
  Lak, Armin; Hueske, Emily; Hirokawa, Junya; Masset, Paul; Ott, Torben; Urai, Anne E.; Donner, Tobias H.; Carandini, Matteo; Tonegawa, Susumu; Uchida, Naoshige & Kepecs, Adam
  
• Choices change the temporal weighting of decision evidence. Journal of Neurophysiology, 125(4), 1468-1481.
  Talluri, Bharath Chandra; Urai, Anne E.; Bronfman, Zohar Z.; Brezis, Noam; Tsetsos, Konstantinos; Usher, Marius & Donner, Tobias H.
  
• Decision making: How the past guides the future in frontal cortex. Current Biology, 31(6), R303-R306.
  Talluri, Bharath Chandra; Braun, Anke & Donner, Tobias H.
  
• Dynamic expressions of confidence within an evidence accumulation framework. Cognition, 207, 104522.
  Desender, Kobe; Donner, Tobias H. & Verguts, Tom
  
• Functional magnetic resonance imaging responses during perceptual decision‐making at 3 and 7 T in human cortex, striatum, and brainstem. Human Brain Mapping, 43(4), 1265-1279.
  Colizoli, Olympia; de Gee, Jan Willem; van der Zwaag, Wietske & Donner, Tobias H.
  
• Persistent activity in human parietal cortex mediates perceptual choice repetition bias. Nature Communications, 13(1).
  Urai, Anne E. & Donner, Tobias H.
  
• Adaptive biasing of action-selective cortical build-up activity by stimulus history.
  Braun, A. & Donner, T.H.