Konfidenzbasiertes Lernen: Etablierung einer neuen Form des Lernens ohne Feedback

• Antragsteller: Dr. Marcus Rothkirch, seit 2/2022
• Fachliche Zuordnung: Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften ; Biologische Psychiatrie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403630675

Verstärkungslernen erklärt grundlegende Aspekte menschlichen Lernens und Verhaltens, und darüber hinaus, wie defizitäres Lernen zur Entwicklung von dysfunktionalen Verhaltensmustern und psychiatrischen Erkrankungen führen kann. Eine wesentliche Limitation dieser Lerntheorie ist allerdings, dass sich viele Lernvorgänge ohne externes Feedback vollziehen und wichtige Aspekte psychiatrischer Erkrankungen durch selbstverstärkende Prozesse charakterisiert sind. Von hoher Relevanz sind daher rezente theoretische und empirische Erkenntnisse im Bereich des perzeptuellen Lernens, die nahelegen, dass auch die subjektive Konfidenz in eigene Handlungen als Lernsignal genutzt werden kann. Interessanterweise weist das komputationale Prinzip und die neurobiologische Basis solcher internen Feedback-Signale starke Ähnlichkeit mit normativem Verstärkungslernen basierend auf externem Feedback auf. Auf dieser Grundlage ist das übergeordnete Ziel des vorliegenden Antrags die Allgemeingültigkeit dieser neuen Lernform auf behavioraler und neuronaler Ebene zu etablieren sowie interindividuelle Unterschiede solchen Lernens im paradigmatischen Fall der Neigung zu Anhedonie zu untersuchen.In einem ersten Arbeitspaket wird mithilfe zweier funktioneller Magnetresonanztomographie-Experimente untersucht, ob die festgestellte Parallele zwischen normativem und konfidenzbasiertem Lernen auf zwei generische Formen des Verstärkungslernens übertragen werden kann – klassische und instrumentelle Konditionierung. Das erste Experiment untersucht, ob die wiederholte Paarung eines Reizes mit induzierter Konfidenz in einer Distraktoraufgabe zu den behavioralen, physiologischen und neurobiologischen Effekten führt, die von normativer klassischer Konditionierung bekannt sind. Das zweite Experiment untersucht konfidenzbasierte Konditionierung in einer instrumentellen Aufgabe, in der Probanden nur in einem Teil des Experiments externes Feedback erhalten. Mithilfe eines neuentwickelten Modells zu konfidenzbasiertem Verstärkungslernen wird die Hypothese untersucht, wonach subjektive Konfidenz Reizvalenzen beeinflussen kann und dies auf Basis neurokomputationaler Mechanismen geschieht, die von normativer instrumenteller Konditionierung bekannt sind.In einem zweiten Arbeitspaket werden interindividuelle Unterschiede konfidenzbasierten Lernens in einer großen Allgemeinbevölkerungsstichprobe untersucht, die aus der Onlineplattform Amazon Mechanical Turk rekrutiert wird. Unter Annahme eines Kontinuums psychiatrischer Erkrankung und Gesundheit sowie mithilfe modellbasierter mechanistischer Marker wird dabei die Hypothese eines Zusammenhangs zwischen reduziertem konfidenzbasiertem Lernen und Neigung zu Anhedonie getestet.Zusammenfassend ist zu erwarten, dass das vorgeschlagene Projekt weitreichende Fortschritte für das Verständnis der behavioralen und neurobiologischen Natur konfidenzbasierten Lernens und dessen Relevanz für eine wichtige psychiatrische Symptomdimension, Anhedonie, erzielen wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Philipp Sterzer, Ph.D.
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Matthias Guggenmos, bis 2/2022