Articulo de referencia

Elección forzada entre dos alternativas

La elección forzada entre dos alternativas ( 2AFC , por sus siglas en inglés) es un método para medir la sensibilidad de una persona o animal a un estímulo sensorial específico ...

La elección forzada entre dos alternativas ( 2AFC , por sus siglas en inglés) es un método para medir la sensibilidad de una persona o animal a un estímulo sensorial específico , a través de su patrón de elecciones y tiempos de respuesta ante dos versiones de dicho estímulo. Por ejemplo, para determinar la sensibilidad de una persona a la luz tenue, se le presenta una serie de ensayos en los que una luz tenue aparece aleatoriamente en la parte superior o inferior de la pantalla. Después de cada ensayo, el observador responde "arriba" o "abajo". No se le permite decir "no lo sé", "no estoy seguro" o "no vi nada". En este sentido, la elección del observador se ve forzada entre las dos alternativas.

Ambas opciones pueden presentarse simultáneamente (como en el ejemplo anterior) o secuencialmente en dos intervalos (también conocido como elección forzada de dos intervalos , 2IFC ). Por ejemplo, para determinar la sensibilidad a una luz tenue en un procedimiento de elección forzada de dos intervalos, se podría presentar al observador una serie de ensayos que comprenden dos subensayos (intervalos) en los que la luz tenue se presenta aleatoriamente en el primer o el segundo intervalo. Después de cada ensayo, el observador responde solo "primero" o "segundo".

El término 2AFC se utiliza a veces para describir una tarea en la que a un observador se le presenta un único estímulo y debe elegir entre dos alternativas. Por ejemplo, en una tarea de decisión léxica, un participante observa una secuencia de caracteres y debe responder si la secuencia es una "palabra" o una "no palabra". Otro ejemplo es la tarea de kinetograma de puntos aleatorios, en la que un participante debe decidir si un grupo de puntos en movimiento se mueve predominantemente hacia la "izquierda" o hacia la "derecha". Los resultados de estas tareas, a veces llamadas tareas de sí o no, son mucho más propensos a verse afectados por diversos sesgos de respuesta que las tareas 2AFC. Por ejemplo, con luces extremadamente tenues, una persona podría responder, con total sinceridad, "no" (es decir, "no vi ninguna luz") en cada ensayo, mientras que los resultados de una tarea 2AFC mostrarán que la persona puede determinar con fiabilidad la ubicación (arriba o abajo) de la misma luz extremadamente tenue.

2AFC es un método de psicofísica desarrollado por Gustav Theodor Fechner . [ 1 ]

Experimentos de comportamiento

Existen diversas manipulaciones en el diseño de la tarea, diseñadas para evaluar dinámicas conductuales específicas de elección. En un experimento de atención bien conocido que examina el cambio atencional , la tarea de señalización de Posner utiliza un diseño 2AFC para presentar dos estímulos que representan dos ubicaciones dadas. [ 2 ] En este diseño, una flecha indica a qué estímulo (ubicación) prestar atención. La persona debe entonces realizar una respuesta entre los dos estímulos (ubicaciones) cuando se le indique. En animales, la tarea 2AFC se ha utilizado para evaluar el aprendizaje de probabilidad de refuerzo , por ejemplo, las elecciones en palomas después del refuerzo de ensayos. [ 3 ] También se ha diseñado una tarea 2AFC para evaluar la toma de decisiones y la interacción de la recompensa y el aprendizaje de probabilidad en monos. [ 4 ]

Ejemplo de un kinetograma de puntos aleatorios utilizado en una tarea 2AFC.

Se entrenó a monos rhesus para que miraran un estímulo central y luego se les presentaron dos estímulos prominentes uno al lado del otro. Podían responder con un movimiento sacádico hacia el estímulo de la izquierda o hacia el de la derecha. Tras cada respuesta, se les administraba una recompensa de jugo. La cantidad de jugo se variaba para modular la elección. [ 4 ]

En una aplicación diferente, la 2AFC está diseñada para evaluar la discriminación de la percepción del movimiento . La tarea de coherencia de movimiento de puntos aleatorios introduce un kinetograma de puntos aleatorios , con un porcentaje de movimiento coherente neto distribuido entre los puntos aleatorios . [ 5 ] [ 6 ] El porcentaje de puntos que se mueven juntos en una dirección determinada determina la coherencia del movimiento hacia esa dirección. En la mayoría de los experimentos, el participante debe elegir entre dos direcciones de movimiento (por ejemplo, arriba o abajo), generalmente indicada por una respuesta motora como una sacada o presionar un botón.

Sesgos en la toma de decisiones

Es posible introducir sesgos en la toma de decisiones en la tarea 2AFC. Por ejemplo, si un estímulo aparece con mayor frecuencia que el otro, la frecuencia de exposición a los estímulos puede influir en las creencias del participante sobre la probabilidad de ocurrencia de las alternativas. [ 4 ] [ 7 ] La introducción de sesgos en la tarea 2AFC se utiliza para modular la toma de decisiones y examinar los procesos subyacentes.

Modelos de toma de decisiones

La tarea 2AFC ha producido resultados conductuales consistentes en la toma de decisiones, lo que ha llevado al desarrollo de modelos teóricos y computacionales de la dinámica y los resultados de la toma de decisiones. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

modelo de deriva-difusión

Los modelos computacionales que utilizan el 2AFC suelen basarse en tres supuestos :

i) la evidencia que favorece cada alternativa se integra a lo largo del tiempo; ii) el proceso está sujeto a fluctuaciones aleatorias ; y iii) la decisión se toma cuando se ha acumulado suficiente evidencia que favorece una alternativa sobre la otra.

Bogacz et al., La física de la toma de decisiones óptima [ 7 ]

Por lo general, se asume que la diferencia en la evidencia a favor de cada alternativa es la cantidad registrada a lo largo del tiempo y la que finalmente informa la decisión; sin embargo, la evidencia para diferentes alternativas podría registrarse por separado. [ 7 ]

Ejemplo de seis secuencias de acumulación de evidencia provenientes de una fuente imparcial (100 % de ruido). Las líneas punteadas indican los umbrales para la toma de decisiones en cada una de las dos alternativas.

El modelo de deriva-difusión (DDM) es un modelo bien definido [ 18 ] , propuesto para implementar una política de decisión óptima para 2AFC. [ 19 ] Es el análogo continuo de un modelo de paseo aleatorio . [ 7 ] El DDM asume que en una tarea 2AFC, el sujeto acumula evidencia para una u otra de las alternativas en cada paso de tiempo, e integra esa evidencia hasta que se alcanza un umbral de decisión. Como la entrada sensorial que constituye la evidencia es ruidosa, la acumulación hasta el umbral es estocástica en lugar de determinista , lo que da lugar a un comportamiento similar a un paseo aleatorio dirigido. Se ha demostrado que el DDM describe la precisión y los tiempos de reacción en datos humanos para tareas 2AFC. [ 13 ] [ 18 ]

Modelo formal

Ejemplo de diez secuencias de acumulación de evidencia para el DDM, donde el resultado verdadero se asigna al umbral superior. Debido a la adición de ruido, dos secuencias han producido una decisión inexacta.

La acumulación de evidencia en el DDM se rige por la siguiente fórmula:

dincógnita=Adt+dodW , incógnita(0)=0{\displaystyle dx=Adt+cdW\ ,\ x(0)=0}[ 7 ]

En el tiempo cero, la evidencia acumulada, x, se establece igual a cero. En cada paso de tiempo, se acumula cierta evidencia, A, para una de las dos posibilidades en el 2AFC. A es positiva si la respuesta correcta está representada por el umbral superior, y negativa si lo está por el inferior. Además, se agrega un término de ruido, cdW, para representar el ruido en la entrada. En promedio, el ruido se integrará a cero. [ 7 ] El DDM extendido [ 13 ] permite la selección deA{\displaystyle A}y el valor inicial deincógnita(0){\displaystyle x(0)}a partir de distribuciones separadas: esto proporciona un mejor ajuste a los datos experimentales tanto en precisión como en tiempos de reacción. [ 20 ] [ 21 ]

Otros modelos

Modelo de Ornstein-Uhlenbeck

El modelo de Ornstein-Uhlenbeck [ 14 ] extiende el DDM agregando otro término,λ{\displaystyle \lambda }, a la acumulación que depende de la acumulación actual de evidencia, esto tiene el efecto neto de aumentar la tasa de acumulación hacia la opción inicialmente preferida.

dincógnita = (λincógnita+A)dt + dodW{\displaystyle dx\ =\ (\lambda x+A)dt\ +\ cdW}[ 7 ]

Modelo de carreras

En el modelo de carrera, [ 11 ] [ 12 ] [ 22 ] la evidencia para cada alternativa se acumula por separado, y se toma una decisión cuando uno de los acumuladores alcanza un umbral predeterminado, o cuando se fuerza una decisión y se elige la decisión asociada con el acumulador con la mayor evidencia. Esto se puede representar formalmente mediante:

dy1 = I1dt + dodW1dy2 = I2dt + dodW2,y1(0) = y2(0)=0{\displaystyle {\begin{aligned}dy_{\text{1}}\ =\ I_{\text{1}}dt\ +\ cdW_{\text{1}}\\dy_{\text{2}}\ =\ I_{\text{2}}dt\ +\ cdW_{\text{2}}\end{aligned}},\quad y_{\text{1}}(0)\ =\ y_{\text{2}}(0)=0}[ 7 ]

El modelo de carrera no es matemáticamente reducible al DDM, [ 7 ] y por lo tanto no se puede utilizar para implementar un procedimiento de decisión óptimo.

Modelo de inhibición mutua

El modelo de inhibición mutua [ 16 ] también utiliza dos acumuladores para modelar la acumulación de evidencia, al igual que el modelo de carrera. En este modelo, los dos acumuladores tienen un efecto inhibitorio entre sí, de modo que a medida que se acumula evidencia en uno, se reduce la acumulación de evidencia en el otro. Además, se utilizan acumuladores con fugas, de manera que con el tiempo la evidencia acumulada se desintegra; esto ayuda a prevenir una acumulación descontrolada hacia una alternativa basada en una breve racha de evidencia en una dirección. Formalmente, esto se puede mostrar como:

dy1 = (ky1wy2+I1)dt + dodW1dy2 = (ky2wy1+I2)dt + dodW2,y1(0) = y2(0)=0{\displaystyle {\begin{aligned}dy_{\text{1}}\ =\ (-ky_{\text{1}}-wy_{\text{2}}+I_{\text{1}})dt\ +\ cdW_{\text{1}}\\dy_{\text{2}}\ =\ (-ky_{\text{2}}-wy_{\text{1}}+I_{\text{2}})dt\ +\ cdW_{\text{2}}\end{aligned}},\quad y_{\text{1}}(0)\ =\ y_{\text{2}}(0)=0}[ 7 ]

Dóndek{\displaystyle k}es una tasa de decaimiento compartida de los acumuladores, yw{\displaystyle w}es la tasa de inhibición mutua.

modelo de inhibición por anticipación

El modelo de inhibición de realimentación directa [ 23 ] es similar al modelo de inhibición mutua, pero en lugar de ser inhibido por el valor actual del otro acumulador, cada acumulador es inhibido por una fracción de la entrada del otro. Se puede enunciar formalmente de la siguiente manera:

dy1 = I1dt + dodW1  (I2dt + dodW2)dy2 = I2dt + dodW2  (I1dt + dodW1),y1(0) = y2(0)=0{\displaystyle {\begin{aligned}dy_{\text{1}}\ =\ I_{\text{1}}dt\ +\ cdW_{\text{1}}\ -\ u(I_{\text{2}}dt\ +\ cdW_{\text{2}})\\dy_{\text{2}}\ =\ I_{\text{2}}dt\ +\ cdW_{\text{2}}\ -\ u(I_{\text{1}}dt\ +\ cdW_{\text{1}})\end{aligned}},\quad y_{\text{1}}(0)\ =\ y_{\text{2}}(0)=0}[ 7 ]

Dónde{\displaystyle u}es la fracción de la entrada del acumulador que inhibe al acumulador alternativo.

Modelo de inhibición combinada

Wang [ 24 ] sugirió el modelo de inhibición agrupada, donde un tercer acumulador decreciente es impulsado por la acumulación en ambos acumuladores utilizados para la toma de decisiones, y además del decaimiento utilizado en el modelo de inhibición mutua, cada uno de los acumuladores que impulsan la decisión se autorrefuerza en función de su valor actual. Se puede enunciar formalmente de la siguiente manera:

dy1 = (ky1wy3+vy1+I1)dt + dodW1dy2 = (ky2wy3+vy2+I2)dt + dodW2dy3 = (kinhy3+w(y1+y2))dt{\displaystyle {\begin{aligned}dy_{\text{1}}\ =\ (-ky_{\text{1}}-wy_{\text{3}}+vy_{\text{1}}+I_{\text{1}})dt\ +\ cdW_{\text{1}}\\dy_{\text{2}}\ =\ (-ky_{\text{2}}-wy_{\text{3}}+vy_{\text{2}}+I_{\text{2}})dt\ +\ cdW_{\text{2}}\\dy_{\text{3}}\ =\ (-k_{\text{inh}}y_{\text{3}}+w'(y_{\text{1}}+y_{\text{2}}))dt\end{aligned}}}[ 7 ]

El tercer acumulador tiene un coeficiente de decaimiento independiente,kinh{\displaystyle k_{\text{inh}}}y aumenta en función de los valores actuales de los otros dos acumuladores, a una tasa modulada porw{\displaystyle w'}.

Correlatos neuronales de la toma de decisiones

áreas del cerebro

En el lóbulo parietal , la tasa de disparo neuronal de la corteza intraparietal lateral (LIP) en monos predijo la respuesta de elección de la dirección del movimiento, lo que sugiere que esta área está involucrada en la toma de decisiones en el 2AFC. [ 4 ] [ 23 ] [ 25 ]

Los datos neuronales registrados de neuronas LIP en monos rhesus respaldan el DDM, ya que las tasas de disparo de las poblaciones neuronales selectivas a la dirección, sensibles a las dos direcciones utilizadas en la tarea 2AFC, aumentan las tasas de disparo al inicio del estímulo, y la actividad promedio en las poblaciones neuronales está sesgada en la dirección de la respuesta correcta. [ 23 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] Además, parece que se utiliza un umbral fijo de tasa de disparo neuronal como límite de decisión para cada tarea 2AFC. [ 29 ]

Véase también

Referencias

  1. Fechner, Gustav Theodor (1889). Elemente der Psychophysik (2 volúmenes) (2ª  ed.). Leipzig: Breitkopf & Härtel.Vol. 2.
  2. Posner, MI (febrero de 1980). "Orientación de la atención" (PDF) . Quarterly Journal of Experimental Psychology . 32 (1): 3– 25. doi : 10.1080/00335558008248231 . ISSN 0033-555X . PMID 7367577. S2CID 2842391. Consultado el 12 de junio de 2012 .   
  3. Shimp, Charles P. (julio de 1966). "Comportamiento de elección reforzado probabilísticamente en palomas" . Journal of the Experimental Analysis of Behavior . 9 (4): 443– 455. doi : 10.1901/jeab.1966.9-443 . ISSN 0022-5002 . PMC 1338246. PMID 5961513 .   
  4. 1 2 3 4 Platt, Michael L.; Paul W. Glimcher (15 de julio de 1999). "Correlatos neuronales de variables de decisión en la corteza parietal" ( PDF) . Nature . 400 (6741). Macmillan : 233–238 . Bibcode : 1999Natur.400..233P . doi : 10.1038/22268 . ISSN 0028-0836 . PMID 10421364. S2CID 4389701 .   
  5. Britten, Kenneth H.; Michael N. Shadlen, William T. Newsome, J. Anthony Movshon (1993). "Respuestas de las neuronas en MT del macaco a señales de movimiento estocástico". Visual Neuroscience . 10 (6): 1157– 1169. doi : 10.1017/S0952523800010269 . PMID 8257671 . S2CID 38024406 .  {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  6. Gold, Joshua I.; Michael N. Shadlen (23 de marzo de 2000). "Representación de una decisión perceptiva en el desarrollo de comandos oculomotores". Nature . 404 ( 6776): 390– 394. Bibcode : 2000Natur.404..390G . doi : 10.1038/35006062 . ISSN 0028-0836 . PMID 10746726. S2CID 4410921 .   
  7. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Bogacz, Rafal; Eric Brown, Jeff Moehlis, Philip Holmes, Jonathan D. Cohen (octubre de 2006). "La física de la toma de decisiones óptima: un análisis formal de modelos de rendimiento en tareas de elección forzada de dos alternativas" . Psychological Review . 113 (4): 700– 765. CiteSeerX 10.1.1.212.9187 . doi : 10.1037/0033-295x.113.4.700 . ISSN 0033-295X . PMID 17014301. Recuperado el 9 de junio de 2012 .   {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  8. Stone, M. (1960). "Modelos para el tiempo de reacción de elección". Psychometrika . 25 (3): 251– 260. doi : 10.1007/bf02289729 . S2CID 121644881 . 
  9. Link, SW; RA Heath (1975). "Una teoría secuencial de la discriminación psicológica". Psychometrika . 40 (1): 77– 105. doi : 10.1007/bf02291481 . S2CID 49042143 . 
  10. Link, S. W (1975). "La teoría del juicio relativo del tiempo de respuesta de dos opciones". Journal of Mathematical Psychology . 12 (1): 114– 135. doi : 10.1016/0022-2496(75)90053-x .
  11. 1 2 Pike, AR (1966). "Modelos estocásticos del comportamiento de elección: probabilidades de respuesta y latencias de sistemas de cadenas de Markov finitas1". British Journal of Mathematical and Statistical Psychology . 19 (1): 15– 32. doi : 10.1111/j.2044-8317.1966.tb00351.x . PMID 5939142 . 
  12. 1 2 Vickers, D. (1970). "Evidencia de un modelo acumulador de discriminación psicofísica". Ergonomics . 13 (1): 37– 58. doi : 10.1080/00140137008931117 . PMID 5416868 . 
  13. 1 2 3 Ratcliff, R. (1978). "Una teoría de la recuperación de la memoria". Psychological Review . 85 (2): 59– 108. doi : 10.1037/0033-295x.85.2.59 . S2CID 1166147 . 
  14. 1 2 Busemeyer, J. R; J. T Townsend (1993). "Teoría del campo de decisión: un enfoque dinámico-cognitivo para la toma de decisiones en un entorno incierto". Psychological Review . 100 (3): 432– 459. doi : 10.1037/0033-295x.100.3.432 . PMID 8356185 . S2CID 15604757 .  
  15. Ratcliff, R.; T. Van Zandt, G. McKoon (1999). "Modelos conexionistas y de difusión del tiempo de reacción". Psychological Review . 106 (2): 261– 300. doi : 10.1037/0033-295x.106.2.261 . PMID 10378014 . 
  16. 1 2 Usher, M.; J. L McClelland (2001). "El curso temporal de la elección perceptiva: el modelo de acumulador competitivo con fugas". Psychological Review . 108 (3): 550– 592. doi : 10.1037/0033-295x.108.3.550 . PMID 11488378 . 
  17. Ratcliff, R.; P. L Smith (2004). "Una comparación de modelos de muestreo secuencial para el tiempo de reacción de dos opciones" . Psychological Review . 111 (2): 333– 367. doi : 10.1037/0033-295x.111.2.333 . PMC 1440925. PMID 15065913 .  
  18. 1 2 Smith, P. L (2000). "Modelos dinámicos estocásticos del tiempo de respuesta y la precisión: una introducción fundamental". Journal of Mathematical Psychology . 44 (3): 408– 463. doi : 10.1006/jmps.1999.1260 . PMID 10973778 . 
  19. Laming, Donald Richard John (1968). Teoría de la información de los tiempos de reacción de elección . Academic P.
  20. Ratcliff, R.; J. N Rouder (1998). "Modelado de tiempos de respuesta para decisiones de dos opciones". Psychological Science . 9 (5): 347– 356. doi : 10.1111/1467-9280.00067 . S2CID 1045352 . 
  21. Ratcliff, R.; J. N Rouder (2000). "Una explicación del enmascaramiento en la identificación de letras con dos opciones mediante un modelo de difusión". Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance . 26 (1): 127– 140. doi : 10.1037/0096-1523.26.1.127 . PMID 10696609 . 
  22. LaBerge, D. (1962). "Una teoría de reclutamiento del comportamiento simple". Psychometrika . 27 (4): 375– 396. doi : 10.1007/bf02289645 . S2CID 120502141 . 
  23. 1 2 3 Shadlen, MN; WT Newsome (1996-01-23). ​​"Percepción del movimiento: ver y decidir" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 93 ( 2): 628– 633. Bibcode : 1996PNAS...93..628S . doi : 10.1073/pnas.93.2.628 . ISSN 1091-6490 . PMC 40102. PMID 8570606 .   
  24. Wang, X. J (2002). "Toma de decisiones probabilísticas mediante reverberación lenta en circuitos corticales" . Neuron . 36 (5): 955– 968. doi : 10.1016/s0896-6273(02)01092-9 . PMID 12467598 . 
  25. Shadlen, Michael N.; William T. Newsome (1 de octubre de 2001). "Bases neuronales de una decisión perceptiva en la corteza parietal (área LIP) del mono Rhesus". Journal of Neurophysiology . 86 (4): 1916– 1936. doi : 10.1152/jn.2001.86.4.1916 . ISSN 1522-1598 . PMID 11600651. S2CID 272332 .   
  26. Hanes, D. P; J. D Schall (1996). "Control neural de la iniciación del movimiento voluntario". Science . 274 (5286): 427– 430. Bibcode : 1996Sci...274..427H . CiteSeerX 10.1.1.408.5678 . doi : 10.1126/science.274.5286.427 . PMID 8832893 . S2CID 11202961 .   
  27. Schall, J. D; K. G Thompson (1999). "Selección neuronal y control de los movimientos oculares guiados visualmente". Annual Review of Neuroscience . 22 (1): 241– 259. doi : 10.1146/annurev.neuro.22.1.241 . PMID 10202539 . S2CID 1851931 .  
  28. Gold, J. I; M. N Shadlen (2002). "Banburismo y el cerebro: decodificando la relación entre estímulos sensoriales, decisiones y recompensa" . Neuron . 36 (2): 299– 308. doi : 10.1016/s0896-6273(02)00971-6 . PMID 12383783 . 
  29. Roitman, J. D; M. N Shadlen (2002). "Respuesta de las neuronas en el área intraparietal lateral durante una tarea combinada de tiempo de reacción de discriminación visual" . The Journal of Neuroscience . 22 (21): 9475– 9489. doi : 10.1523/JNEUROSCI.22-21-09475.2002 . PMC 6758024. PMID 12417672 .