Pupil size predicts the onset of exploration and changes in prefrontal dynamics
Notice bibliographique
Résumé
Abstract In uncertain environments, intelligent decision-makers exploit actions that have been rewarding in the past, but also explore actions that could be even better. Several neuromodulatory systems are implicated in exploration, based, in part, on work linking exploration to pupil size–a peripheral correlate of neuromodulatory tone and index of arousal. However, pupil size could instead track variables that make exploration more likely, like volatility or reward, without directly predicting either exploration or its neural bases. Here, we simultaneously measured pupil size, exploration, and neural population activity in the prefrontal cortex while two rhesus macaques explored and exploited in a dynamic environment. We found that pupil size under constant luminance specifically predicted the onset of exploration, the first exploratory trial in a sequence, beyond what could be explained by reward history. Pupil size also predicted disorganized patterns of prefrontal neural activity at both the single neuron and population levels, even within periods of exploitation. Ultimately, our results support a model in which pupil-linked mechanisms promote the onset of exploration via driving the prefrontal cortex through a critical tipping point where prefrontal control dynamics become disorganized and exploratory decisions are possible. Significance Statement Humans and other animals learn about the world through exploration: through making decisions that offer the opportunity to learn and discover, even when these decisions are not the best option in the moment. Neuroscience research has historically focused on understanding good choices, delivering many key insights into the neural mechanisms involved in these calculations. However, much less is known about how the brain generates exploratory decisions. This study identifies certain “early warning signs” of exploratory decisions in the brain and body, including certain signals in size of the pupil and the speed of neural activity in the prefrontal cortex. These early warning signs suggest that exploration may be the result of a critical tipping point in prefrontal brain states.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».