Bộ não giữ các lựa chọn không lẫn vào nhau trước và sau quyết định

Khi phải cân nhắc hai phương án, bộ não không chỉ giữ lại câu hỏi “chọn gì” mà còn phải nhớ phương án nào xuất hiện trước, giá trị phần thưởng của từng phương án và kết quả cuối cùng. Một thí nghiệm cho thấy các nhóm neuron ở vỏ não trước trán có thể đổi cách phối hợp theo từng giai đoạn, nhờ đó những thông tin liên quan không chen lẫn vào nhau. [1]

Điểm đáng chú ý là não không lưu các lựa chọn như những tệp dữ liệu nằm yên trong các ngăn cố định. Trước quyết định, nó sắp xếp thông tin theo thứ tự xuất hiện; sau quyết định, nó chuyển sang cách phân biệt mới: phương án được chọn và phương án bị bỏ lại. Sự thay đổi này giúp cùng một hệ thống xử lý được cả cân nhắc lẫn hành động. [1]

Bài toán được đặt ra như thế nào?

Trong thí nghiệm, hai con vật được huấn luyện nhìn về một trong hai mục tiêu trên màn hình, tùy mục tiêu nào có giá trị phần thưởng cao hơn. Điều làm nhiệm vụ trở nên khó hơn là các thông tin không xuất hiện cùng lúc: mục tiêu thứ nhất hiện ra trước, rồi đến giá trị của nó; sau đó mới đến mục tiêu thứ hai và giá trị tương ứng. Não vì thế phải giữ nhiều mối quan hệ đồng thời thay vì chỉ phản ứng với hình ảnh đang thấy. [1]

Có thể hình dung một tình huống đời thường: bạn lần lượt nghe hai lời mời, biết lợi ích của từng lời mời ở những thời điểm khác nhau, rồi mới chọn một. Khi ấy, “đến trước”, “đáng giá bao nhiêu” và “đã chọn hay chưa” là ba cách ghi nhớ khác nhau của cùng một cặp phương án. Thí nghiệm được thiết kế để xem não có tách chúng ra được không.

Neuron làm việc theo nhóm ra sao?

Các nhà nghiên cứu ghi hoạt động điện của hàng trăm neuron ở vùng vỏ não trước trán bên, khu vực có vai trò liên kết lựa chọn, giá trị và hành động. Một neuron riêng lẻ không nhất thiết mang toàn bộ thông tin. Thay vào đó, nhiều neuron phối hợp thành một “nhóm chức năng”, tạo ra mẫu hoạt động chung đủ rõ để biểu thị mục tiêu và giá trị của mục tiêu đó. [1]

Cách tổ chức này giống một dàn nhạc hơn là một danh sách người cố định: điều quan trọng nằm ở sự phối hợp trong từng lượt chơi. Kết quả cho thấy một neuron từng có vẻ chuyên biểu thị phương án thứ hai ở lượt này có thể tham gia biểu thị phương án thứ nhất ở lượt khác. Vì vậy, các nhóm neuron không phải những mạch cố định, mỗi mạch chỉ phụ trách vĩnh viễn một lựa chọn. [1]

Vì sao não đổi cách sắp xếp sau khi chọn?

Trước khi quyết định, mẫu hoạt động của các nhóm neuron phân biệt mục tiêu dựa trên thứ tự xuất hiện. Các mục tiêu xuất hiện ở vị trí thứ nhất tạo ra những biểu diễn tương tự nhau; các mục tiêu xuất hiện ở vị trí thứ hai cũng vậy. Hai nhóm này được tách biệt rõ, như thể não đang đặt câu hỏi: phương án này đến trước hay đến sau? [1]

Sau khi lựa chọn được thực hiện, cách phân loại thay đổi. Những mục tiêu được chọn, bất kể từng xuất hiện trước hay sau, được biểu diễn theo một kiểu tương đồng; các mục tiêu không được chọn cũng tạo thành một nhóm khác. Đây là một dạng tái tổ chức linh hoạt: thứ tự ban đầu vẫn là thông tin cần thiết khi cân nhắc, nhưng sau đó trạng thái “được chọn” mới hữu ích hơn cho bước hành động tiếp theo. [1]

“Không gian” biểu diễn có nghĩa gì?

Để nhận ra những mẫu hoạt động này, nhóm nghiên cứu dùng các thuật toán giải mã hoạt động neuron, trong đó có declassifier. Thuật toán tìm xem một tập hợp tín hiệu điện có thể cho biết thông tin nào: hướng mục tiêu, giá trị, thứ tự xuất hiện hay trạng thái được chọn. Các mẫu sau đó được mô tả bằng hình học trên biểu đồ ba chiều, tạo thành những “không gian con” biểu diễn khác nhau. [1]

Ở đây, mặt phẳng song song hay gần vuông góc là cách diễn tả quan hệ toán học giữa các mẫu tín hiệu, không phải những mặt phẳng thật nằm trong não hoặc trên bầu trời. Nếu hai nhóm biểu diễn tách biệt, một bộ giải mã có thể phân biệt chúng dễ hơn. Sau quyết định, việc gom các mục tiêu đã chọn vào một kiểu biểu diễn chung có thể giúp những vùng não khác đọc ra vị trí mục tiêu mà không phải quan tâm nó từng xuất hiện ở thứ tự nào. [1]

Điều gì được giữ lại sau lựa chọn?

Kết quả không cho thấy phương án bị bỏ qua biến mất ngay khi quyết định kết thúc. Ngược lại, não vẫn duy trì những biểu diễn riêng cho phương án được chọn và phương án không được chọn. Sự tách biệt này có thể quan trọng cho việc gán kết quả về sau, chẳng hạn liên hệ lựa chọn của một lượt chơi với phần thưởng nhận được ở lượt đó. [1]

Điều này gợi ra một cách nhìn khác về trí nhớ trong lúc ra quyết định. Nhớ lại không chỉ là giữ nguyên một bản ghi, mà còn là sắp xếp lại thông tin theo nhiệm vụ đang diễn ra. Khi cần cân nhắc, thứ tự xuất hiện giúp phân biệt các phương án; khi cần hành động, trạng thái được chọn giúp truyền lệnh rõ hơn. Nghiên cứu chưa biến mọi quyết định của con người thành một công thức đơn giản, nhưng cho thấy não có thể tránh nhiễu bằng cách thay đổi chính cấu trúc biểu diễn của mình. [1]