Ученые НИУ ВШЭ разработали алгоритм расчета индивидуальной длительности принятия решения. Алгоритм можно использовать для оценки нарушений процесса принятия решения и двигательных функций у пациентов с различными заболеваниями.

Результаты исследования опубликованы в PLOS One. Работа выполнена при поддержке мегагранта правительства России в рамках нацпроекта «Наука и университеты».

Скорость и точность реакции человека в постоянно меняющейся среде имеют решающее значение для его адаптации. Чем более предсказуемо само событие для человека, тем быстрее и точнее его реакция. Предсказуемым событие может сделать подсказка о его скором появлении. Например, желтый сигнал светофора является подсказкой о том, что скоро можно переходить дорогу. Но перейти ее можно только на зеленый — стимул к запуску действия.

В реакции — периоде между стимулом к запуску действия и самим действием — ученые выделяют три фазы: анализ стимула, принятие решения о характере ответа и выполнение действия. Принятие решения не зависит от других фаз, то есть может произойти до сигнала к запуску действия, как в примере с желтым сигналом светофора. В таком случае эта фаза называется подготовительным периодом.

Схема действий с подсказкой и без подсказки / ©Пресс-служба НИУ ВШЭ

На примере со светофором можно увидеть: наличие подсказки о скором появлении стимула снижает время реакции на этот стимул — за счет переноса фазы принятия решения до самого стимула. Это подтверждают и научные эксперименты. Ученым давно известен так называемый эффект подготовительного периода: чем больше времени затрачивается на подготовку, тем быстрее мы реагируем на сам стимул.

В экспериментах задачи с подсказкой позволяют оценить время принятия решения (подготовительный период) и время моторной реакции отдельно друг от друга. Однако до сих пор исследователи не научились точно измерять подготовительный период в таких задачах — он задается экспериментатором вручную. Ученые ВШЭ решили разработать эффективный алгоритм, позволяющий определить индивидуальную длительность этого процесса.

Для этого они использовали классическую задачу с подсказкой. В каждой пробе участнику предъявлялась подсказка определенной формы. В зависимости от формы нужно было нажать стрелку — вправо или влево. Нажимать требовалось не сразу, а лишь после того, как исчезнет подсказка и появится сигнал к нажатию — зеленый круг. Время между исчезновением подсказки и появлением сигнала к нажатию и является подготовительным периодом в процессе принятия решения о нажатии.

Каждый участник выполнял 120 проб. Пробы делились поровну на три условия в зависимости от длительности подготовительного периода: в 40 пробах зеленый круг появлялся сразу после подсказки, еще в трети — через 1,2 секунды. В оставшихся пробах время между исчезновением подсказки и сигналом к нажатию было адаптивным. Адаптивный алгоритм подстраивался под индивидуальное время подготовительного периода конкретного испытуемого, которое рассчитывалось на основании его предыдущих проб.

Всего в эксперименте участвовало 67 человек. Их разделили на две группы в зависимости от сложности задачи. В простой задаче подсказки о том, какую кнопку нажать, различались только по форме: квадрат или крестик. В сложной задаче необходимо было учитывать как форму, так и угол поворота стимула. Ожидаемо, что в группах со сложной задачей времени на принятие решения требуется больше. Затем ученые проанализировали время реакции испытуемых в зависимости от группы и условий пробы.

Если подготовительный период отсутствовал (стимул к нажатию появлялся сразу после подсказки), время между этим стимулом и реакцией было больше в группе со сложной задачей по сравнению с простой. Это говорило о том, что в сложной задаче времени на принятие решения нужно больше, но не позволяло оценить его отдельно от времени моторной реакции.

Последовательность действий в рамках одной пробы. Испытуемому предъявляют точку в центре экрана для фокусировки его внимания, через 0,8 с — показывают подсказку. Затем — подготовительный период в зависимости от условия пробы, и в конце стимул к нажатию / ©Пресс-служба НИУ ВШЭ

Если подготовительный период составлял 1,2 секунды, время реакции было одинаковым независимо от сложности задачи. Это свидетельствовало о полном переносе процесса принятия решения в подготовительный период. Однако это все еще не давало представления об индивидуальном времени принятия решения.

«Анализ проб с адаптивным алгоритмом показал, что подготовительный период длился дольше в группе со сложной задачей. При этом время реакции было одинаковым в обеих группах. Таким образом, только использование адаптивного алгоритма позволяло оценить реальное время принятия решения, которое в данном случае зависело от сложности задачи», — объясняет руководитель исследования и автор методики, ведущий научный сотрудник Центра биоэлектрических интерфейсов НИУ ВШЭ Алексей Тумялис.

В отличие от других подходов к оценке времени принятия решения, адаптивный алгоритм дает оценку прямо во время выполнения задачи, а не после нее. Более того, он позволяет манипулировать процессом выполнения задания. Это может быть полезным как для исследования параметров принятия решения, так и для использования алгоритма в практических целях. Алгоритм можно использовать для оценки нарушений процесса принятия решения и двигательных функций у пациентов с различными заболеваниями.

Некоторые заболевания (тревожность или шизофрения) затрагивают только процесс принятия решения, другие (болезнь Паркинсона) — только моторные функции, тогда как третьи (инсульт) приводят к нарушению как моторных, так и когнитивных функций. Предложенный алгоритм позволяет оценить эти функции изолированно, поскольку отдельно измеряет время моторной реакции и время принятия решения индивидуально для каждого пациента. В настоящее время готовится исследование по трансляции разработанной методики в клиническую экспериментальную практику на базе Лаборатории медицинских нейроинтерфейсов и искусственного интеллекта Центра мозга и нейротехнологий ФМБА России, созданной совместно с РНИМУ имени Н. И. Пирогова в рамках Программы Приоритет-2030.