Das Gehirn als Zeitmanager: Wie die VTA den Belohnungszeitpunkt vorhersagt

GENF / LONDON (IT BOLTWISE) – Die Entdeckung, dass das Gehirn nicht nur den Wert, sondern auch den genauen Zeitpunkt erwarteter Belohnungen kodiert, könnte die Art und Weise, wie wir über Lernen und Entscheidungsfindung denken, revolutionieren.

Die ventrale tegmentale Area (VTA) des Gehirns ist bekannt für ihre Rolle bei der Produktion von Dopamin und der Steuerung von Belohnungsvorhersagen. Neueste Forschungen zeigen jedoch, dass die VTA nicht nur den Wert erwarteter Belohnungen kodiert, sondern auch den genauen Zeitpunkt, zu dem diese erwartet werden. Diese Entdeckung könnte weitreichende Auswirkungen auf unser Verständnis von Lernen und Entscheidungsfindung haben.

Forscher der Universitäten Genf, Harvard und McGill haben mithilfe eines maschinellen Lernalgorithmus die Aktivität von VTA-Neuronen entschlüsselt. Dabei fanden sie heraus, dass verschiedene Neuronen auf unterschiedliche Zeitskalen spezialisiert sind, um Belohnungen vorherzusagen. Einige Neuronen konzentrieren sich auf Belohnungen, die in wenigen Sekunden erwartet werden, während andere auf solche fokussieren, die in Minuten oder sogar noch später eintreten.

Diese fein abgestimmte zeitliche Kodierung verleiht dem Gehirn eine größere Flexibilität bei der Entscheidungsfindung und beim Lernen. Sie spiegelt die Mechanismen wider, die in modernen KI-Systemen verwendet werden. Die Fähigkeit, den genauen Zeitpunkt von Belohnungen vorherzusagen, ermöglicht es dem Gehirn, sowohl sofortige als auch verzögerte Belohnungen zu maximieren, je nach den individuellen Zielen und Prioritäten.

Die Forschungsergebnisse zeigen, dass die VTA eine viel komplexere Funktion hat als bisher angenommen. Anstatt eine gewichtete Summe zukünftiger Belohnungen vorherzusagen, kodiert die VTA deren zeitliche Entwicklung. Dies bedeutet, dass jedes Gewinnereignis separat und mit dem genauen erwarteten Zeitpunkt dargestellt wird.

Diese Entdeckung wurde durch die Kombination von KI und Neurowissenschaften ermöglicht. Ein mathematischer Algorithmus, der die zeitliche Verarbeitung von Belohnungen integriert, wurde entwickelt und auf umfangreiche neurophysiologische Daten angewendet, die von Harvard-Forschern gesammelt wurden. Die Ergebnisse stimmten perfekt mit den empirischen Befunden überein.

Während das Gehirn KI und maschinelle Lerntechniken inspiriert, zeigen diese Ergebnisse, dass Algorithmen auch als mächtige Werkzeuge dienen können, um unsere neurophysiologischen Mechanismen zu enthüllen. Diese Forschung eröffnet neue Wege für das Verständnis der funktionalen Heterogenität in dopaminergen Neuronen und bietet eine mechanistische Grundlage für die Beobachtung, dass Menschen und Tiere in vielen Situationen nicht-exponentielle Diskontierungen verwenden.

Unseren KI-Morning-Newsletter «Der KI News Espresso» mit den besten KI-News des letzten Tages gratis per eMail - ohne Werbung: Hier kostenlos eintragen!