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运动中决策,决策中运动 精选

已有 4067 次阅读 2022-2-7 23:58 |系统分类:科研笔记

人们常说“三思而后行”“谋定而后动”,这些格言意在强调人们应当先思谋或决策,后行动。同时,人类还有更多的日常现象,乃是边行动边决策、边决策边行动,即行动和决策是同时进行或相伴进行的。考察这样的行动,不仅具有理论意义,而且具有实践价值。

行动与决策相伴的现象极为普遍。例如,假设某人在一条步行街上,要去该街的一个超市。要到达目的地,他/她需要完成哪些任务呢?显然,他/她需要步行过去。步行是一种行动,一种需要两只脚交替着地的行动。在步行之中,他/她必须做一些决定,比如,应当避免撞上路人,避免撞上灯柱、垃圾箱等障碍物,得从路人和障碍物旁边绕过去。

通常,他/她要绕开路人或障碍物可有不同选择,比如,绕到左边或绕到右边。虽然许多时候既可以向左绕,也可以向右绕,但是,左绕和右绕的情形却不相同,例如,左绕明显得多走几步,右绕得垫上一步,走起来别扭。因此,他/她需要做出的决策含有成本和收益的分析。

从理论上讲,像上述这样的行为可以称为层级结构行动。也就是说,一种运动控制任务(motor control task),嵌套在一种基于价值的决策任务(value-based decision task)中,而决策任务定义运动控制任务的目标状态(Botvinick, 2008)。例如,上例的运动控制任务是步行,决策任务是确定行走的道路。由于各种道路都有成本与收益,从而,相应的决策任务是基于价值的。

显然,在层级结构行动中,运动控制任务和决策任务是彼此高度依存的。如果运动控制任务停止,即,个体停下不走,那么,决策任务也是不可能实现的。反过来说,如果决策任务没有适时更新运动控制任务的目标状态,那么,同时进行的运动控制任务将会增加失败的风险,例如,撞上任何可能出现的障碍物。

这类行为的层级控制环路结构在认知科学中是一个流行框架,通常集中于从决策到行动的顺序信息处理。近来,关于具身选择模型(embodied choice models)的研究表明,行动不仅仅是执行先前精细思考阶段作出的决策,而且也可能对精细思考过程本身产生影响(Lepora & Pezzulo, 2015)。

因此,对于层级结构的行为来说,同时发生的运动控制过程就可能对基于价值的决策造成偏差。例如,在一项实验中,被试要获得放在障碍物左后方或右后方的奖品,就必须接近并绕过中心位置的这个障碍物。结果表明,与向左走或向右走有关的行动成本,使决策出现了偏差(Grießbach et al., 2021)。也就是说,被试在绕开障碍物时,偏向于侧跨一步而不是交叉一步,即使是以得到更少的奖品为代价,因为交叉一步在生物力学上更费劲(Moraes, Allard, & Patlaet, 2007)。

同时,关于运动决策的文献提示,人类把行动成本整合到决策中是相当快速的。例如,在候选目标出现后200毫秒内,行动成本就会影响追踪决策(Cos, Duque, & Cisek, 2014)。当原来的运动目标分裂成两个目标时,人们显得有一种自动的倾向,把正在追踪的运动重新定向到容易追踪的目标上(Kurtzer et al., 2020)。

这样的实证结果,支持具身选择模型(Lepora & Pezzulo, 2015)。根据具身选择模型,决策和同时发生的行动通过前馈环路(feed-forward loop)而连接起来,允许在做出选择之前,做出行动计划并执行。此外,反馈环路(feedback loop)允许与行动相关的过程和成本影响精细思考。

具身选择模型中的反馈环路允许行动成本整合到决策过程,整合通常是动态变化的。由于行动成本决定了与追踪特定运动相关的能量消耗,行动成本是基于价值决策的一个重要因素(Cos, Duque, & Cisek, 2014)。在许多任务中,如果当前的运动涉及身体在空间中的姿势或位置变化(即,身体状态的变化),那么,行动成本就会变化,决策过程也会变化,最终导致身体状态对决策的动态变化影响(Grießbach et al., 2021)。

参考文献

Botvinick, M. M. (2008). Hierarchical models of behavior and prefrontal function. Trends in Cognitive Sciences, 12, 201-208.

Cos, I., Duque, J., & Cisek, P. (2014). Rapid prediction of biomechanical costs during action decisions. Journal of Neurophysiology, 112, 1256-1266.

Grießbach, E., Incagli, F., Herbort, O., & Canal-Bruland, R. (2021). Body dynamics of gait affect value-based decisions. Scientific Reports, 11, 1-14.

Kurtzer, I. L., Muraoka, T., Singh, T., Prasad, M., Chauhan, R., & Adhami, E. (2020). Reaching movements are automatically redirected to neraby options during target split. Journal of Neurophysiology, 124, 1013-1028.

Lepora, N. F., & Pezzulo, G. (2015). Embodied choice: How action influences perceptual decision making. PLoS Computational Biology, 11, 1-22.

Moraes, R., Allard, F., & Patla, A. E. (2007). Validating determinants for an alternate foot placement selection algorithm during human locomotion in cluttered terrain. Journal of Neurophysiology, 98, 1928-1940.



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