DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-026-09550-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41565939
تاريخ النشر: 2026-01-22
المؤلف: Victor K. S. Chan وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات علم النفس العصبي والسلوكي
نظرة عامة
يتناول هذا القسم من ورقة البحث الدوافع وراء القرارات الاستكشافية، والتي يمكن أن تنبع من الرغبة في تقليل عدم اليقين بشأن الخيارات الموجودة (الاستكشاف الداخلي) أو لاكتشاف بدائل جديدة (الاستكشاف الخارجي). تبحث الدراسة في مشاركة مناطق معينة من الدماغ – وهي القشرة الجدارية الداخلية (IPS)، والقشرة الحزامية الأمامية (ACC)، والقشرة الجبهية الحزامية (mPFC) – في هذه السلوكيات الاستكشافية.
يحدد المؤلفون إشارات مميزة مرتبطة بالاستكشاف الداخلي في IPS والاستكشاف الخارجي في ACC، مشيرين إلى أن هذه الإشارات تظل ثابتة بغض النظر عن القرارات الوشيكة. في المقابل، تُظهر mPFC ترميزًا مرنًا لقيمة القرار، متكيفًا مع ما إذا كان الاستكشاف داخليًا أو خارجيًا أو متعلقًا بجمع المكافآت. تتماشى هذه النتيجة مع فرضية العملة العصبية المشتركة، التي تفترض أن mPFC تلعب دورًا حاسمًا في الإشارة إلى قيمة القرار العامة. بشكل عام، تعزز الأبحاث فهم الوظائف المحددة لـ IPS و ACC و mPFC في سياق اتخاذ القرار الاستكشافي.
مقدمة
تتناول مقدمة الدراسة الآليات العصبية المعنية في اتخاذ القرار الاستكشافي ضمن بيئات غير مؤكدة، مع تسليط الضوء على أدوار القشرة الجبهية الحزامية (mPFC) والشق الجبهي الداخلي (IPS) والقشرة الحزامية الأمامية (ACC). بينما ربطت الأبحاث السابقة هذه المناطق بالاستكشاف ومعالجة المكافآت، كان هناك نقص في المقارنات المباشرة في دراسة واحدة لتوضيح وظائفها المميزة. يصنف المؤلفون الاستكشاف إلى نوعين: الاستكشاف الداخلي، الذي يسعى لتقليل عدم اليقين حول الخيارات الموجودة، والاستكشاف الخارجي، الذي يتضمن البحث عن خيارات بديلة في البيئة.
تستند الدراسة إلى النتائج السابقة التي تشير إلى أن IPS معنية بشكل أساسي بتقليل عدم اليقين في الاختيار، بينما يتم استدعاء ACC في تقييم إمكانيات المكافأة للخيارات الجديدة. من المثير للاهتمام أن mPFC، التي تعتبر غالبًا أقل صلة بالاستكشاف، أظهرت ارتباطًا بقيم اتخاذ القرار خلال حالات استكشاف مختلفة. تستخدم الأبحاث الحالية التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) للتحقيق في هذه الديناميكيات لدى المشاركين البشريين، كاشفة أن mPFC ترمز بشكل مرن لقيم القرار اعتمادًا على ما إذا كان الفرد مشغولًا بالاستكشاف الداخلي أو الاستكشاف الخارجي أو قبول الاختيار. تشير النتائج إلى أن mPFC تشير إلى قيمة القرار العامة، بينما تكون IPS و ACC أكثر تخصصًا في ترميز قيم الاستكشاف الداخلي والخارجي، على التوالي.
النتائج
في مهمة اتخاذ القرار متعددة الخيارات، تم تقديم المشاركين بخيار أولي يؤدي إلى واحدة من أربع مكافآت محتملة. كان بإمكانهم إما قبول الخيار، أو الانخراط في الاستكشاف الداخلي عن طريق إزالة مكافأة محتملة واحدة لتوضيح النتيجة، أو اختيار الاستكشاف الخارجي من خلال الكشف عن خيار جديد من الخيارات المتبقية. أظهرت النتائج أن المشاركين اتخذوا قرارات استكشاف داخلي بنسبة 30.19% من الوقت، وقرارات استكشاف خارجي بنسبة 39.82%، وقرارات قبول بنسبة 29.99% (الشكل 1ب، اللوحة العلوية).
كشفت التحليلات الإضافية أن 56.68% من التجارب لم تتضمن أي استكشاف داخلي، مع وجود اتجاه يشير إلى انخفاض نسبة التجارب مع زيادة عدد قرارات الاستكشاف الداخلي (الشكل 1ب، اللوحة الوسطى). وبالمثل، لم تتضمن 40.08% من التجارب أي استكشاف خارجي، وتم ملاحظة اتجاه مشابه، يظهر نسبة أقل من التجارب مع عدد أكبر من قرارات الاستكشاف الخارجي (الشكل 1ب، اللوحة السفلية). تشير هذه النتائج إلى تفضيل الاستكشاف الخارجي على الاستكشاف الداخلي بين المشاركين خلال عملية اتخاذ القرار.
المناقشة
في هذا القسم، يناقش المؤلفون نمذجة دوال المنفعة لفهم قرارات الاستكشاف لدى المشاركين، باستخدام بيانات fMRI. قاموا بتطوير 120 نموذجًا متغيرًا لنموذج خطي عام لالتقاط الاستكشاف الداخلي، والاستكشاف الخارجي، وقرارات القبول، وتقييم ملاءمتها من خلال معايير المعلومات بايزي (BIC) والدقة التنبؤية. تم التحقق من صحة أفضل نموذج ملائم من خلال اختيار النموذج بايزي، مما كشف عن احتمال تجاوز مرتفع ووصف بفعالية سلوكيات 20.83% من المشاركين. حدد النموذج الأمثل دوال قيمة محددة للاستكشاف الداخلي، والاستكشاف الخارجي، والقبول، مما يشير إلى أن اختيارات المشاركين تأثرت بشكل كبير بهذه القيم.
استكشف المؤلفون أيضًا الآليات العصبية الكامنة وراء الاستكشاف من خلال تحليل نشاط الدماغ في الشق الجبهي الداخلي (IPS) والقشرة الحزامية الأمامية (ACC) والقشرة الجبهية الحزامية (mPFC). وُجد أن IPS ترمز إلى قيم الاستكشاف الداخلي، بينما تتعقب ACC قيم الاستكشاف الخارجي، وتعكس mPFC قيم القرار العامة. كشفت تحليلات مسار الزمن عن أنماط إشارات مميزة في هذه المناطق، حيث أظهرت IPS إشارة إيجابية للاستكشاف الداخلي، وظهرت ACC إشارة إيجابية للاستكشاف الخارجي، وأظهرت mPFC إشارة إيجابية للقبول خلال قرارات القبول. تشير هذه النتائج إلى فهم دقيق لكيفية مساهمة مناطق الدماغ المختلفة في عمليات الاستكشاف واتخاذ القرار، مما يدعم فرضية العملة العصبية المشتركة التي تفترض تمثيل قيمة القرار العامة في mPFC. يتم تشجيع الأبحاث المستقبلية على التحقيق بشكل أكبر في أدوار ACC والقشرة الجبهية الجانبية في توجيه القرارات الاستكشافية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-026-09550-w
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41565939
Publication Date: 2026-01-22
Author(s): Victor K. S. Chan et al.
Primary Topic: Neural and Behavioral Psychology Studies
Overview
This section of the research paper discusses the motivations behind exploratory decisions, which can stem from a desire to reduce uncertainty regarding existing options (internal exploration) or to discover new alternatives (external exploration). The study investigates the involvement of specific brain regions—namely the intraparietal cortex (IPS), anterior cingulate cortex (ACC), and medial prefrontal cortex (mPFC)—in these exploratory behaviors.
The authors identify distinct signals associated with internal exploration in the IPS and external exploration in the ACC, noting that these signals remain consistent regardless of the impending decisions. In contrast, the mPFC demonstrates a flexible encoding of decision value, adapting to whether the exploration is internal, external, or related to reward collection. This finding aligns with the neural common currency hypothesis, which posits that the mPFC plays a critical role in signaling general decision value. Overall, the research enhances the understanding of the specific functions of the IPS, ACC, and mPFC in the context of exploratory decision-making.
Introduction
The introduction of the study addresses the neural mechanisms involved in exploratory decision-making within uncertain environments, highlighting the roles of the medial prefrontal cortex (mPFC), intraparietal sulcus (IPS), and anterior cingulate cortex (ACC). While previous research has linked these regions to exploration and reward processing, there has been a lack of direct comparisons in a single study to elucidate their distinct functions. The authors categorize exploration into two types: internal exploration, which seeks to reduce uncertainty about existing choices, and external exploration, which involves searching for alternative options in the environment.
The study builds on prior findings that suggest the IPS is primarily involved in reducing choice uncertainty, while the ACC is implicated in evaluating the reward potential of new options. Interestingly, the mPFC, often considered less relevant to exploration, has shown to correlate with decision-making values during different exploration states. The current research employs functional magnetic resonance imaging (fMRI) to investigate these dynamics in human participants, revealing that the mPFC flexibly encodes decision values depending on whether the individual is engaged in internal exploration, external exploration, or choice acceptance. The results indicate that the mPFC signals general decision value, while the IPS and ACC are more specialized in encoding internal and external exploration values, respectively.
Results
In the multiple-option decision-making task, participants were presented with an initial option leading to one of four potential rewards. They could either accept the option, engage in internal exploration by removing one possible reward to clarify the outcome, or opt for external exploration by revealing a new option from the remaining choices. The results indicated that participants made internal exploration decisions 30.19% of the time, external exploration decisions 39.82%, and acceptance decisions 29.99% (Fig. 1b, top panel).
Further analysis revealed that 56.68% of trials did not involve any internal exploration, with a trend indicating a decreasing proportion of trials as the number of internal exploration decisions increased (Fig. 1b, middle panel). Similarly, 40.08% of trials involved no external exploration, and a comparable trend was observed, showing a smaller proportion of trials with a higher number of external exploration decisions (Fig. 1b, lower panel). These findings suggest a preference for external exploration over internal exploration among participants during the decision-making process.
Discussion
In this section, the authors discuss the modeling of utility functions to understand exploration decisions in participants, utilizing fMRI data. They developed 120 variants of a general linear model to capture internal exploration, external exploration, and acceptance decisions, assessing their goodness-of-fit through Bayesian information criteria (BIC) and predictive accuracy. The best-fit model was validated via Bayesian model selection, revealing a high exceedance probability and effectively describing the behaviors of 20.83% of participants. The optimal model identified specific value functions for internal exploration, external exploration, and acceptance, indicating that participants’ choices were significantly influenced by these values.
The authors further explored the neural mechanisms underlying exploration by analyzing brain activity in the intraparietal sulcus (IPS), anterior cingulate cortex (ACC), and medial prefrontal cortex (mPFC). The IPS was found to encode internal exploration values, while the ACC tracked external exploration values, and the mPFC reflected general decision values. Time-course analyses revealed distinct signal patterns in these regions, with the IPS showing a positive internal exploration signal, the ACC exhibiting a positive external exploration signal, and the mPFC demonstrating a positive accept signal during accept decisions. These findings suggest a nuanced understanding of how different brain regions contribute to exploration and decision-making processes, supporting the neural common currency hypothesis that posits a general decision value representation in the mPFC. Future research is encouraged to further investigate the roles of the ACC and lateral frontopolar cortex in guiding exploratory decisions.