基于EEG和眼動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)決策信心

研究背景：

決策是人類生活中最重要的方面之一。社會(huì)環(huán)境證據(jù)可以通過(guò)大腦感知系統(tǒng)的神經(jīng)群體來(lái)收集。當(dāng)這個(gè)群體的神經(jīng)活動(dòng)達(dá)到一定值時(shí)，人們就會(huì)做出決策。神經(jīng)生理學(xué)研究證實(shí)選擇性神經(jīng)元的放電率與證據(jù)強(qiáng)度有直接關(guān)系。腦電圖信號(hào)也顯示了類似的直接關(guān)系的證據(jù)強(qiáng)度。相應(yīng)的，在隨機(jī)點(diǎn)任務(wù)中，腦電信號(hào)在大腦中央頂區(qū)的集結(jié)率與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)。此外，眼動(dòng)的參數(shù)，特別是眼跳，與刺激強(qiáng)度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。決策的信心或確定性是決策結(jié)果的一個(gè)有價(jià)值的和重要的來(lái)源，它可以被認(rèn)為是對(duì)決策的估計(jì)反饋，也是決策過(guò)程中重要的認(rèn)知屬性之一。一般來(lái)說(shuō)，雖然腦電圖和眼動(dòng)數(shù)據(jù)在決策研究中得到了廣泛的應(yīng)用，但從這兩個(gè)方面提取的數(shù)據(jù)與決策信心的交互作用研究較少。

 研究方法：

實(shí)驗(yàn)任務(wù)是參與者必須在一團(tuán)移動(dòng)的點(diǎn)中指明其主要的運(yùn)動(dòng)方向（向上或向下）。

如圖1所示是隨機(jī)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，每次試驗(yàn)都以顯示中心出現(xiàn)一個(gè)紅色注視點(diǎn)(直徑0.3)開(kāi)始。被試注視300毫秒后，屏幕上方和下方出現(xiàn)兩個(gè)可選擇的目標(biāo)，分別對(duì)應(yīng)兩種可能的運(yùn)動(dòng)方向(向上和向下)，每個(gè)目標(biāo)被塑造成一個(gè)矩形，從左到右（紅綠色)表示的是參與者在不確定到確定的范圍。刺激被呈現(xiàn)在屏幕中心的5個(gè)圓孔內(nèi)，并且隨機(jī)改變運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度（0%, 3.2%, 6.4%, 12.8%, 25.6%, and 51.2%.）。參與者通過(guò)對(duì)所選目標(biāo)的快速眼動(dòng)來(lái)表示他們的反應(yīng)，而確定程度則由被試眼動(dòng)的水平終點(diǎn)來(lái)決定。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中連續(xù)記錄腦電圖和眼電數(shù)據(jù)。

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究結(jié)果：

受試者在更高的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下表現(xiàn)出更高的正確率，也驗(yàn)證了反應(yīng)時(shí)和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之間的反向關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)決策信心與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的一致性，兩者之間是高度正相關(guān)性。

圖2 行為分析結(jié)果

首先對(duì)腦電數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定置信度形成，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，提取一系列與置信度相關(guān)的特征。再通過(guò)解碼分析，研究發(fā)現(xiàn)最高的準(zhǔn)確度是在刺激開(kāi)始后的557毫秒，如圖A所示。圖B為對(duì)相同反應(yīng)時(shí)子集的腦電圖數(shù)據(jù)進(jìn)行相同的解碼分析，發(fā)現(xiàn)在刺激開(kāi)始后的583毫秒內(nèi)，解碼精度達(dá)到最大值。因此，研究認(rèn)為刺激開(kāi)始后500-600ms的時(shí)間間隔是置信過(guò)程的一個(gè)重要時(shí)間點(diǎn)。

圖3 提出特征的潛伏期分析

 參考文獻(xiàn)：

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.