Signaturen eines Netzwerkresets beim dynamischen Belief Updating in volatilen und stochastischen Umgebungen

• Antragsteller: Dr. Jan Gläscher
• Fachliche Zuordnung: Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften ; Persönlichkeitspsychologie, Klinische und Medizinische Psychologie, Methoden
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461947532

Hintergrund: Ein grundlegendes Problem eines jeden Lebewesens ist die Bewertung der aktuellen sensorischen Information: stellt diese einen Wendepunkt in der unmittelbaren Umwelt dar, der eine Anpassung des aktuellen Weltmodells durch dynamisches Belief Updating (DynBU) erfordert, oder handelt es sich um einen verrauschten Datenpunkt eines stabilen, aber probabilistischen Prozesses. Diese Möglichkeiten werden als unerwartete und erwartete Unsicherheit bezeichnet und sind schwierig zu unterscheiden, da sich beide als verrauschte Datenpunkte eines unbekannten, probabilistischen Prozesses präsentieren. Unerwartete Unsicherheit wird in der Regel durch große Vorhersagefehler evoziert, die einen Wendepunkt in der Umwelt signalisieren. Dadurch wird das noradrenerge Arousalsystem aktiviert, was dann einen kortikalen network-reset zur Folge hat. Allerdings kann auch erwartete Unsicherheit große Vorhersagefehler evozieren, in dem Datenpunkte aus den Randbereichen einer Verteilung gezogen werden, während der Erwartungswert unverändert bleibt. Ferner ist es bislang ungeklärt, ob derselbe network-reset durch jede Art von Vorhersagefehler angestoßen wird, oder ob State und Reward Vorhersagefehler andere Hirnregionen involvieren. Ziele: In diesem Projekt untersuchen wir DynBU und den network-reset im Kontext von unerwarteter und erwarteter Unsicherheit, die durch State und Reward Vorhersagefehler evoziert werden. Wir verwenden die Konfettikanonen-Aufgabe mit veränderten zugrunde liegenden State und Reward Verteilungen und erweitern das bisherige kognitive Modell für unsere beiden Manipulationen: gemeinsame Inferenz über unerwartete und erwartete Unsicherheit und State und Reward Vorhersagefehler. Hypothesen: Wir erwarten, dass nur Wendepunkte in der Umwelt die komplette network-reset-cascade anstoßen. Ferner erwarten wir, dass unterschiedliche Kerngebiete im Hirnstamm und im Mittelhirn an der Kaskade beteiligt sind, wenn diese durch State oder Reward Vorhersagefehler evoziert werden. Geplante Methoden: Wir werden 3 Studien durchführen, in denen wir die Pupillenreaktion und die network-reset-cascade in 4 Bedingungen untersuchen. In Studie 1 verwenden wir Blickbewegungen als Antwortmodalität und analysieren die Pupillenreaktion in beiden Formen von Unsicherheit und beiden Arten von Vorhersagefehlern. Danach verwenden wir kombinierte EEG-fMRT Messungen mit Eye-tracking, um die network-reset-cascade unter unerwarteter und erwarteter Unsicherheit (Studie 2) und als Antwort auf State und Reward Vorhersagefehlern (Studie 3) zu erforschen. Erwarteter Erkenntnisgewinn: Da dieses Projekt den zentralen Mechanismus der Forschungsgruppe untersucht, sind die Ergebnisse für alle andere Projekte relevant. Zudem wird mit der Differenzierung zwischen unerwarteter und erwarteter Unsicherheit ein bedeutender Fortschritt im Bereich des statistischen Lernens erzielt, der Schlussfolgerungen ermöglicht, wie Menschen zwischen diesen beiden Formen von Unsicherheit unterscheiden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5389: Kontexteinflüsse auf dynamische Lernprozesse in sich verändernden Umgebungen: Grundlegende Mechanismen und klinische Implikationen