Soziale Neurowissenschaften
Unser zentraler methodischer und konzeptioneller Beitrag zur Etablierung einer neuen Forschungsrichtung in der sozialen Neurowissenschaft am Deutschen Primatenzentrum und am Göttingen Campus ist die Entwicklung einer neuartigen Dyadic Interaction Platform (DIP) (zusammen mit Alex Gail und Stefan Treue). Diese Plattform war ein Kernbestandteil zweier bedeutender Förderprojekte: dem Leibniz Collaborative Excellence Grant „PRIMAINT: Neurophysiological mechanisms of primate interactions in dynamic sensorimotor setting“ und dem Sonderforschungsbereich (SFB) „Cognition of Interaction“.
Die Entwicklung der DIP wurde von der Überlegung geleitet, dass reale Entscheidungen und Interaktionen typischerweise kontinuierlich in Echtzeit in einem direkten sensorimotorischen Kontext von Angesicht zu Angesicht ablaufen. Um solchen Kontexten Rechnung zu tragen, haben wir den klassischen spieltheoretischen Ansatz erweitert, indem wir probabilistische Sichtbarkeit von Aktionen einführten, sogenannte transparente Spiele. Dabei zeigten wir, dass unterschiedliche Zugänge zu den Entscheidungen eines Partners evolutionär erfolgreiche Strategien in simulierten iterativen dyadischen Interaktionen verändern können [1].
Aufbauend auf diesem Konzept implementierten wir die Plattform mit einem transparenten OLED-Display und zweiseitigen Touchscreens. Dies ermöglicht es Menschen, Affen oder Mensch-Affe-Paaren, in einem gemeinsamen Arbeitsraum direkt miteinander zu interagieren, wodurch realistische, aber hochkontrollierte soziale Bedingungen geschaffen werden. Diese Herangehensweise erlaubt die Kombination von spieltheoretischen Ansätzen für wertbasierte Entscheidungen mit Echtzeit-Sensorimotorik und wahrnehmungsbasierten Entscheidungsprozessen, um Wettbewerb, Kooperation und die dynamische Integration sozialer und perzeptueller Hinweise zu untersuchen.
Unsere erste Verhaltensstudie, die eine transparente Version des klassischen Koordinationsspiels „Bach oder Strawinsky“ nutzte, zeigte, dass Menschen- und Makakenpaare spontan zu optimalen, aber unterschiedlichen Koordinationsstrategien tendieren: Makaken bevorzugen statische Einfachheit, während Menschen dynamische und „faire“ Wechselstrategien entwickeln. Übereinstimmend mit unseren theoretischen Vorhersagen [1] zeigen Makakenpaare eine reaktionszeitabhängige, wettbewerbsorientierte dynamische Wechselstrategie, nachdem sie gelernt haben, mit einem menschlichen Interaktionspartner zu koordinieren [2].
Derzeit untersuchen wir die neuronalen Grundlagen der dynamischen dyadischen Koordination, indem wir chronische hochauflösende elektrophysiologische Mehrkanalaufnahmen (5 32-Kanal-FMAs) im prämotorischen Kortex von Affen durchführen, die an einer Variante des „Bach oder Strawinsky“-Koordinationsspiels mit asynchroner Aktionsinitiierung arbeiten. Sie interagieren dabei entweder mit einem vorhersehbaren oder unvorhersehbaren menschlichen Partner oder einem Artgenossen.
Die aktuelle Version der DIP-Plattform umfasst ein binokulares Dual-Eye-Tracking und eine auf DeepLabCut basierende Bewegungsanalysepipeline, die mehrere Hochgeschwindigkeitskameras kombiniert. Zur Vorbereitung auf ein breites Spektrum sozialer Interaktionsexperimente führten wir zwei methodische Studien durch: eine zur Entwicklung eines Makaken-Avatars [3] und eine zur ferngesteuerten Herzfrequenzmessung bei Makaken mittels Videoaufzeichnungen [4].
Belohnung und Leistung in sozialen Kontexten
In den letzten zehn Jahren war unsere Gruppe an mehreren kollaborativen Projekten im Rahmen des Leibniz-WissenschaftsCampus „Primate Cognition“ beteiligt, der sich auf die Integration von Informationen in komplexen sozialen Umgebungen konzentriert (https://www.primate-cognition.eu).
Gemeinsam mit Prof. Dr. Anne Schacht vom Institut für Psychologie der Universität Göttingen untersuchten wir, wie implizite Belohnungsassoziationen die visuelle Verarbeitung menschlicher Gesichter beeinflussen, unter Verwendung von EEG und Pupillometrie [5]. Mit Dr. Arezoo Pooresmaeili vom Europäischen Neurowissenschaftlichen Institut (jetzt an der Universität Southampton, UK) haben wir untersucht, wie erhaltene Belohnungen in retrospektive Anstrengungsbewertungen integriert werden, sowohl in individuellen als auch in dyadischen Kontexten [6].
Unsere Ergebnisse zeigten, dass Belohnungs- und leistungsbezogene Informationen in einer Bayes-optimalen Weise kombiniert werden. Bemerkenswert ist jedoch, dass das Ausmaß, in dem Belohnungen die Anstrengungsbeurteilungen beeinflussten, mit konservativen Weltanschauungen assoziiert war. Dies deutet auf eine Verbindung zu allgemeinen Überzeugungen über die Beziehung zwischen Anstrengung und Ertrag in der Gesellschaft hin. Die Tatsache, dass konservativere Einstellungen mit einem stärkeren Einfluss von Belohnungen auf Anstrengungsschätzungen korrelierten, zeigt, dass das Verhalten in einer grundlegenden sensomotorischen Aufgabe möglicherweise auf globale Einstellungen verallgemeinert werden kann – mit potenziellen gesellschaftlichen Implikationen.
Diese Arbeit inspirierte ein Folgeprojekt zu differenziellen sensorischen und attribuierenden Verzerrungen in der sozialen Anstrengungswahrnehmung [7], sowie eine computergestützte Modellierungsstudie über aktives Inferieren, das der Maximierung epistemischer und Belohnungswerte in visuellen Suchparadigmen zugrunde liegt [8].
References
1. Unakafov, A.M., Schultze, T., Gail, A., Moeller, S., Kagan, I., Eule, S., and Wolf, F. (2020). Emergence and suppression of cooperation by action visibility in transparent games. PLOS Computational Biology 16, e1007588. doi.org/10.1371/journal.pcbi.1007588.
2. Moeller, S., Unakafov, A.M., Fischer, J., Gail, A., Treue, S., and Kagan, I. (2023). Human and macaque pairs employ different coordination strategies in a transparent decision game. eLife 12, e81641. doi.org/10.7554/eLife.81641.
3. Wilson, V.A.D., Kade, C., Moeller, S., Treue, S., Kagan, I., and Fischer, J. (2020). Macaque Gaze Responses to the Primatar: A Virtual Macaque Head for Social Cognition Research. Front. Psychol. 11. doi.org/10.3389/fpsyg.2020.01645.
4. Unakafov, A.M., Möller, S., Kagan, I., Gail, A., Treue, S., and Wolf, F. (2018). Using imaging photoplethysmography for heart rate estimation in non-human primates. PLOS ONE 13, e0202581. doi.org/10.1371/journal.pone.0202581.
5. Hammerschmidt, W., Kagan, I., Kulke, L., and Schacht, A. (2018). Implicit reward associations impact face processing: Time-resolved evidence from event-related brain potentials and pupil dilations. NeuroImage 179, 557–569. doi.org/10.1016/j.neuroimage.2018.06.055.
6. Rollwage, M., Pannach, F., Stinson, C., Toelch, U., Kagan, I., and Pooresmaeili, A. (2020). Judgments of effort exerted by others are influenced by received rewards. Sci Rep 10, 1–14. doi.org/10.1038/s41598-020-58686-0.
7. Stinson, C., Kagan, I., and Pooresmaeili, A. (2024). The contribution of sensory information asymmetry and bias of attribution to egocentric tendencies in effort comparison tasks. Front. Psychol. 15. doi.org/10.3389/fpsyg.2024.1304372.
8. Heins, R.C., Mirza, M.B., Parr, T., Friston, K., Kagan, I., and Pooresmaeili, A. (2020). Deep Active Inference and Scene Construction. Front. Artif. Intell. 3. doi.org/10.3389/frai.2020.509354.