在一种新型复杂卡片匹配任务中：探索行为与利用行为的对比——来自瞳孔测量的证据

《COGNITIVE, AFFECTIVE & BEHAVIORAL NEUROSCIENCE》：Exploration vs. Exploitation in a Novel Complex Card Matching Task: Evidence from Pupillometry

探索与利用的权衡机制研究：通过瞳孔动态分析LC-NE系统在复杂决策任务中的调节作用。

　　

摘要

“探索-利用权衡”描述了在探索新选项与利用已知策略之间进行的认知平衡，以优化决策过程。蓝斑-去甲肾上腺素（LC-NE）系统被认为在调节这一权衡中起作用，其中蓝斑的相位活动与利用行为相关，而持续性活动则与探索行为相关。瞳孔测量是一种非侵入性的方法，可用于检测蓝斑的活动情况：试验前的瞳孔大小反映了持续性活动，而任务引发的瞳孔变化则表明了相位活动。在本研究中，我们探讨了在一种新的认知范式——复杂卡片匹配任务（Complex Card Matching Task, CCMT）中，瞳孔动态如何随着探索与利用行为之间的转换而变化。该任务旨在引发明确的探索行为和利用行为，并设置了两个难度级别来评估与任务相关的认知需求。研究结果表明，在试验前和任务执行期间，探索行为始终与较大的瞳孔大小相关，这表明在决策不确定性较高的情况下，LC-NE系统的活动更为活跃。重要的是，任务难度对这些效应产生了调节作用：在较高难度条件下，瞳孔尺寸更大，这反映了为做出决策而需要付出的更大认知努力。相比之下，探索行为并未受到难度的影响，表明在不同的任务要求下，规则发现的认知唤醒状态保持稳定。在“探索-利用权衡”过程中观察到的瞳孔动态变化突显了这一过程的复杂性，说明虽然探索行为伴随着持续的唤醒状态，但利用行为对任务难度的变化更为敏感。CCMT任务清晰地区分了探索行为和利用行为，进一步凸显了其在研究认知灵活性和决策过程方面的价值。我们的发现有助于理解支撑这一权衡的神经和生理机制。