Il foraggiamento di informazioni visuospaziali descrive il comportamento di ricerca nell'apprendimento delle caratteristiche ambientali latenti

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 1126 (2023) Citare questo articolo

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Nel mondo reale, prendere sequenze di decisioni per raggiungere obiettivi spesso dipende dalla capacità di apprendere aspetti dell’ambiente che non sono direttamente percepibili. Per apprendere queste cosiddette caratteristiche latenti è necessario cercare informazioni su di esse. Gli sforzi precedenti per studiare l’apprendimento delle caratteristiche latenti spesso utilizzavano singole decisioni, utilizzavano poche caratteristiche e non riuscivano a distinguere tra ricerca di ricompensa e ricerca di informazioni. Per superare questo problema, abbiamo progettato un compito in cui gli esseri umani e le scimmie facevano una serie di scelte per cercare forme nascoste su una griglia. Nel nostro compito, gli effetti della ricompensa e dei risultati informativi derivanti dalla scoperta di parti di forme potrebbero essere districati. I membri di entrambe le specie hanno imparato abilmente le forme e hanno preferito selezionare le tessere che avrebbero fornito informazioni prima nelle prove rispetto a quelle precedentemente gratificanti, cercando in una parte della griglia fino a quando i loro risultati non sono scesi al di sotto del risultato medio delle informazioni, un modello coerente con il comportamento di foraggiamento. Inoltre, la rapidità con cui gli esseri umani imparavano le forme veniva prevista in base alla corrispondenza tra le loro sequenze di scelta e il modello di foraggiamento, rivelando una connessione inaspettata tra foraggiamento e apprendimento. Questa ricerca adattiva di informazioni potrebbe essere alla base della capacità degli esseri umani e delle scimmie di apprendere caratteristiche latenti per supportare comportamenti diretti a uno scopo a lungo termine.

Tutti gli animali devono apprendere le caratteristiche latenti del loro ambiente, quelle che devono essere dedotte dalle osservazioni. Molti studi in psicologia e discipline correlate indagano su come gli animali possono apprendere associazioni tra caratteristiche e ricompense. Mentre le caratteristiche percepibili nell'ambiente possono essere osservate e rafforzate direttamente dai risultati delle scelte di un individuo, le caratteristiche latenti negli ambienti non possono essere rafforzate così facilmente: devono prima essere apprese1,2,3,4,5,6,7,8, 9,10. Queste caratteristiche latenti spesso catturano la struttura statistica delle situazioni nell'ambiente attraverso stimoli, azioni, tempo, spazio e una serie di variabili interne all'organismo come l'umore o lo stato cognitivo11. Molti contesti implicano l’apprendimento delle caratteristiche latenti sulla base di quelle osservabili, che vanno da quelle banali, come determinare la maturazione di un frutto, le caratteristiche latenti, dal suo colore, odore o morbidezza osservabili12, a quelle esoteriche, come come sconfiggere un videogioco, in cui i giocatori devono apprendere la struttura di ogni livello, le caratteristiche latenti, dalle diverse sequenze di pressione dei pulsanti e dai risultati osservabili13. Nonostante la rilevanza per molti aspetti della cognizione, il modo in cui gli esseri umani e gli altri animali apprendono queste caratteristiche latenti è solo di recente al centro della ricerca in psicologia e neuroscienza.

Le caratteristiche latenti vengono spesso apprese dagli esiti delle scelte. L'apprendimento delle caratteristiche latenti basato sui risultati viene generalmente studiato utilizzando ricompense come cibo o acqua per fornire feedback che può essere utilizzato per aumentare il comportamento14,15,16. Nel mondo reale, tuttavia, molti comportamenti rimangono momentaneamente senza ricompensa e tuttavia l'apprendimento avviene comunque17. Concentrarsi solo sulle ricompense recenti, quindi, non riesce a catturare pienamente l’apprendimento. Oltre alla ricompensa, i risultati delle scelte forniscono anche informazioni, qui intese come cambiamenti nella probabilità che caratteristiche osservabili o cause appaiano nell'ambiente. Queste informazioni possono essere utilizzate anche per l'apprendimento; in particolare, l'acquisizione di informazioni può aiutare a identificare una caratteristica latente. Poiché la conoscenza delle caratteristiche latenti può essere fondamentale per sviluppare e applicare strategie efficienti per ottenere ricompense ed evitare risultati avversi a lungo termine, la ricerca di informazioni può essere essa stessa una forza motivante per il comportamento.

La ricerca di informazioni deve spesso essere bilanciata con la ricerca di ricompense. Esempi di tali compromessi tra ricompensa e informazione sono dilaganti negli ambienti umani e animali. Ad esempio, i macachi dalla coda lunga a volte rinunciano a mangiare le ricompense osservabili per scoprire e consumare quelle nascoste prima di tornare a mangiare quelle osservabili18. Gli esseri umani cambieranno le loro scelte per riflettere la loro incertezza epistemica sull’ambiente, selezionando opzioni che forniranno informazioni quando sapranno che avranno l’opportunità di utilizzare tali informazioni per fare ulteriori scelte, anche se la ricompensa potenziale sarà inferiore19. Comprendere come i risultati derivanti dalle ricompense o dalle informazioni influiscono sull’apprendimento è quindi importante per comprendere come procede l’apprendimento nella disordinata complessità di molti ambienti.