不确定度引起的瞳孔直径变化规律及其模型的研究
卡牌,信息熵,1对象与方法,2方法,2结果,1行为学建模,2不确定度的度量,3不确定度与瞳孔直径,4不确定度与模拟LC放电率,3讨论
杨思琪,李 艳,郑金琳,于昊扬,罗二平,2,汤 池,2,武圣君,谢康宁,2(空军军医大学:1军事生物医学工程学系军事医学装备与计量学教研室,2陕西省生物电磁检测与智能感知重点实验室,3军事医学心理学系,陕西 西安 710032)
我们生活在一个纷繁复杂的环境中,环境的波动给我们带来了各种形式的不确定性,比如可预期的不确定性和不可预期的不确定性,这些不确定性影响着我们的决策行为。我们是如何去感知这些不确定性的?有理论和实验表明大脑内部对于不确定度的表征与神经调质有关。YU等[1-2]研究认为,在学习和推断的过程中,乙酰胆碱表征的是可预测的不确定性,而去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)表征的是不可预测的不确定性。什么影响了我们对不确定度的感知?ABERG等[3]研究发现焦虑的个体更容易受到不确定性的影响,导致其在决策过程中的表现不同。HMMERER等[4]研究发现老年人会高估不确定环境中的任务状态的可变性。KREIS等[5]的研究结果显示精神分裂症患者处理不确定性的神经环路出现了异常。SUTHAHARAN等[6]考虑到新型冠状病毒肺炎疫情暴发后给人们的生活带来更多的不确定性,认为在这种危机之下,人们会变得更加偏执多疑,而这种偏执心理可能与人们处理不确定性的方式有关。因此,探究大脑对不确定度的感知和处理在心理健康评估和脑认知功能研究方面具有重要的意义。
在实验研究方面,瞳孔直径的大小可以反映大脑内部的活动。蓝斑-去甲肾上腺素(locus coeruleus-norepinephrine,LC-NE)系统是一个重要的调节瞳孔直径的神经环路[7-8],同时有研究表示LC-NE与大脑对不确定度的表征有关[1-2]。在计算建模方面,“贝叶斯大脑”的提出为建模大脑感知和学习的过程提供了一个框架。大脑被视为一个贝叶斯推断系统,基于其内部的模型对外部世界作出概率推断或预测。虽然已有研究表示,不确定度越高,瞳孔直径扩张越大[9],但是其中具体的影响因素仍然处于讨论之中,比如在赌博任务中,由于输赢存在不确定性,其风险的大小会引起瞳孔直径的变化[10-11];在决策任务中,奖赏的获得存在不确定性,其奖赏的大小与瞳孔直径的大小有关[12];在序列任务中,罕见刺激发生的不确定性也会造成瞳孔直径的扩张[13] ......
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