基于EEG和眼动数据预测决策信心



研究背景:

决策是人类生活中最重要的方面之一。社会环境证据可以通过大脑感知系统的神经群体来收集。当这个群体的神经活动达到一定值时,人们就会做出决策。神经生理学研究证实选择性神经元的放电率与证据强度有直接关系。脑电图信号也显示了类似的直接关系的证据强度。相应的,在随机点任务中,脑电信号在大脑中央顶区的集结率与运动强度有关。此外,眼动的参数,特别是眼跳,与刺激强度呈显著的负相关关系。决策的信心或确定性是决策结果的一个有价值的和重要的来源,它可以被认为是对决策的估计反馈,也是决策过程中重要的认知属性之一。一般来说,虽然脑电图和眼动数据在决策研究中得到了广泛的应用,但从这两个方面提取的数据与决策信心的交互作用研究较少。

 研究方法:

实验任务是参与者必须在一团移动的点中指明其主要的运动方向(向上或向下)。

如图1所示是随机点运动,每次试验都以显示中心出现一个红色注视点(直径0.3)开始。被试注视300毫秒后,屏幕上方和下方出现两个可选择的目标,分别对应两种可能的运动方向(向上和向下),每个目标被塑造成一个矩形,从左到右(红绿色)表示的是参与者在不确定到确定的范围。刺激被呈现在屏幕中心的5个圆孔内,并且随机改变运动的强度(0%, 3.2%, 6.4%, 12.8%, 25.6%, and 51.2%.)。参与者通过对所选目标的快速眼动来表示他们的反应,而确定程度则由被试眼动的水平终点来决定。实验过程中连续记录脑电图和眼电数据。

 

图1 实验设计

研究结果:

受试者在更高的运动强度下表现出更高的正确率,也验证了反应时和运动强度之间的反向关系。研究发现决策信心与运动强度的一致性,两者之间是高度正相关性。

 

图2 行为分析结果

 

首先对脑电数据进行分析,确定置信度形成,然后对信号进行评估,提取一系列与置信度相关的特征。再通过解码分析,研究发现最高的准确度是在刺激开始后的557毫秒,如图A所示。图B为对相同反应时子集的脑电图数据进行相同的解码分析,发现在刺激开始后的583毫秒内,解码精度达到最大值。因此,研究认为刺激开始后500-600ms的时间间隔是置信过程的一个重要时间点。

 

图3 提出特征的潜伏期分析

 参考文献:

Vafaei Shooshtari S, Esmaily Sadrabadi J, Azizi Z, Ebrahimpour R. Confidence Representation of Perceptual Decision by EEG and Eye Data in a Random Dot Motion Task. Neuroscience. 2019;406:510-527.