Dvoualternativní nucená volba (2AFC) (a varianta Dvouintervalová nucená volba (2IFC)) Úloha je jednou z řady metod testování s nucenou volbou. Jedná se o psychofyzikální metodu, která slouží k získání odpovědí od osoby o jejích zkušenostech s podnětem. Konkrétně se experimentální design 2AFC běžně používá k testování rychlosti a přesnosti volby mezi dvěma alternativami danými časovým intervalem. Byl vyvinut Gustavem Theodorem Fechnerem. Tato úloha je zavedeným kontrolovaným měřítkem volby a je široce používána k testování řady způsobů volby u zvířat i u lidí . Základními složkami úlohy 2AFC jsou: 1) dvě alternativní volby prezentované současně (např. dva vizuální podněty), 2) interval zpoždění umožňující odpověď/výběr, 3) odpověď indikující volbu jednoho z podnětů.
Behaviorální experimenty s 2AFC
V návrhu úlohy jsou různé manipulace, které jsou navrženy tak, aby testovaly specifickou dynamiku chování při volbě. V jednom známém experimentu pozornosti, který zkoumá přesun pozornosti, Posner Cueing Task používá design 2AFC, který prezentuje dva podněty představující dvě daná místa. V tomto uspořádání je šipka, která napovídá, na který podnět (místo) je třeba se zaměřit. Osoba pak musí na výzvu odpovědět mezi těmito dvěma podněty (místy). U zvířat byla úloha 2AFC použita k testování učení pravděpodobnosti posílení, například jako volby u holubů po posílení pokusů. Úloha 2AFC byla také navržena k testování rozhodování a interakce odměny a pravděpodobnostního učení u opic.
Příklad náhodného bodového kinetogramu použitého v úloze 2AFC.
Opice byly vycvičeny, aby se dívaly na centrální podnět, a poté jim byly vedle sebe předloženy dva výrazné podněty. Reakce pak mohla být provedena v podobě sakády na levý nebo pravý podnět. Po každé odpovědi je pak podána odměna v podobě šťávy. Množství odměny v podobě džusu se pak mění, aby se modulovala volba.
V jiné aplikaci je 2AFC určen k testování diskriminace vnímání pohybu. Úloha zaměřená na koherenci pohybu náhodných bodů představuje kinetogram náhodných bodů s procentem čistého koherentního pohybu rozloženého mezi náhodné body.
Procento teček pohybujících se společně v daném směru určuje koherenci pohybu směrem k danému směru. Ve většině experimentů musí účastník provést volbu odpovědi mezi dvěma směry pohybu (např. nahoru nebo dolů), obvykle indikovanou motorickou reakcí, jako je sakáda nebo stisknutí tlačítka.
V úloze 2AFC je možné do rozhodování vnést zkreslení. Například pokud se jeden podnět vyskytuje častěji než druhý, pak může frekvence vystavení podnětům ovlivnit přesvědčení účastníka o pravděpodobnosti výskytu alternativ. Zavedení zkreslení v úloze 2AFC se používá k modulaci rozhodování a zkoumání základních procesů.
Výpočetní modely rozhodování v 2AFC
Úloha 2AFC přinesla konzistentní behaviorální výsledky rozhodování, které vedly k vývoji formálních modelů, jež se snaží modelovat dynamiku rozhodování.
Výpočetní modely využívající 2AFC obvykle vycházejí ze tří předpokladů:
i) důkazy ve prospěch každé alternativy jsou integrovány v čase; ii) proces podléhá náhodným výkyvům; a iii) rozhodnutí je učiněno, když se nahromadí dostatek důkazů ve prospěch jedné alternativy oproti druhé.
Obvykle se předpokládá, že rozdíl v důkazech ve prospěch jednotlivých alternativ je množství, které se sleduje v průběhu času a které nakonec slouží jako podklad pro rozhodnutí – důkazy pro různé alternativy by však mohly být sledovány odděleně.
Driftový difuzní model (DDM) je dobře definovaný model, který prokazatelně zavádí optimální rozhodovací postup pro 2AFC. Jedná se o spojitou obdobu modelu náhodné procházky.
DDM předpokládá, že v úloze 2AFC subjekt v každém časovém kroku shromažďuje důkazy pro jednu nebo druhou alternativu a tyto důkazy integruje, dokud není dosaženo rozhodovacího prahu. Protože smyslové vstupy, které tvoří důkazy, jsou zašuměné, je akumulace k prahu spíše stochastická než deterministická – to vede k chování podobnému řízené náhodné procházce.
Bylo prokázáno, že DDM popisuje přesnost a reakční časy v lidských datech pro úlohy 2AFC.
Příklad deseti sekvencí akumulace důkazů pro DDM, kde je pravdivý výsledek přiřazen horní prahové hodnotě. V důsledku přidání šumu dala jedna sekvence nepřesné rozhodnutí.
Kumulace důkazů v DDM se řídí podle následujícího vzorce:
V čase nula je nashromážděná evidence x rovna nule. V každém časovém kroku se pro jednu ze dvou možností v 2AFC nashromáždí určitý důkaz A. A je kladná, pokud správnou odpověď představuje horní práh, a záporná, pokud dolní. Kromě toho je přidán šumový člen cdW, který představuje šum na vstupu. V průměru se šum integruje na nulu. Rozšířený DDM umožňuje výběr a počáteční hodnoty ze samostatných rozdělení – to poskytuje lepší shodu s experimentálními daty pro přesnost i reakční dobu.
Ornsteinův-Uhlenbeckův model rozšiřuje DDM tím, že k akumulaci přidává další člen , který je závislý na aktuální akumulaci důkazů – to má čistý účinek zvýšení míry akumulace směrem k původně preferované možnosti.
V závodním modelu se důkazy pro každou alternativu hromadí zvlášť a rozhodnutí se učiní buď tehdy, když jeden z akumulátorů dosáhne předem stanovené prahové hodnoty, nebo když je rozhodnutí vynuceno a pak se vybere rozhodnutí spojené s akumulátorem s nejvyššími důkazy. Formálně to lze znázornit takto:
Model závodu není matematicky redukovatelný na DDM, a proto jej nelze použít k zavedení optimálního rozhodovacího postupu.
Model vzájemné inhibice také používá dva akumulátory k modelování akumulace důkazů, stejně jako u modelu závodu. V tomto modelu na sebe oba akumulátory vzájemně působí inhibičně, takže když se v jednom z nich hromadí důkazy, tlumí to hromadění důkazů v druhém. Kromě toho se používají netěsné akumulátory, takže v průběhu času se nahromaděné důkazy rozpadají – to pomáhá zabránit urychlenému hromadění důkazů směrem k jedné alternativě na základě krátkého běhu důkazů jedním směrem. Formálně to lze znázornit takto:
Kde je společná rychlost rozpadu akumulátorů a je rychlost vzájemné inhibice.
Feedforward Inhibition Model
Model Feedforward Inhibition je podobný modelu vzájemné inhibice, ale místo toho, aby byl každý akumulátor inhibován aktuální hodnotou druhého akumulátoru, je každý akumulátor inhibován zlomkem vstupu druhého akumulátoru. Formálně jej lze vyjádřit takto:
Kde je podíl vstupu akumulátoru, který inhibuje alternativní akumulátor.
Wang navrhl model vzájemné inhibice (Pooled Inhibition), kde je třetí, rozpadající se akumulátor řízen akumulací v obou akumulátorech používaných pro rozhodování a kromě rozpadu použitého v modelu vzájemné inhibice se každý z akumulátorů řídících rozhodování sám posiluje na základě své aktuální hodnoty. Formálně to lze vyjádřit takto:
Třetí akumulátor má nezávislý koeficient rozpadu , a roste na základě aktuálních hodnot ostatních dvou akumulátorů rychlostí modulovanou .
Neuronální koreláty rozhodování v 2AFC
V temenním laloku předpovídala rychlost střelby neuronů laterální intraparietální kůry (LIP) u opic volbu směru pohybu, což naznačuje, že tato oblast se podílí na rozhodování v 2AFC.
Neuronální data zaznamenaná z neuronů LIP u opic rhesus podporují DDM, protože rychlost střelby směrově selektivních neuronálních populací citlivých na dva směry použité v úkolu 2AFC zvyšuje rychlost střelby při nástupu podnětu a průměrná aktivita v neuronálních populacích je vychýlena ve směru správné odpovědi. Kromě toho se zdá, že jako rozhodovací hranice pro každou úlohu 2AFC se používá pevný práh rychlosti neuronálního spikingu.