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Das Explorations- / Ausbeutungsdilemma

Pupillengröße prognostiziert das Einsetzen der Exploration in Gehirn und Verhalten

Das Explorations- / Ausbeutungsdilemma

23.11.2023 Wenn Sie in ein Restaurant gehen, bestellen Sie dann immer das Gleiche oder probieren Sie gerne etwas Neues aus? Wenn Sie Ihr Lieblingsgericht bestellen, ist Ihnen ein köstliches Essen sicher. Wenn Sie etwas bestellen, das Sie noch nie probiert haben, entdecken Sie vielleicht eine neue Lieblingsspeise … oder Sie werden enttäuscht.

Dies ist ein Beispiel für das Explorations- und Exploitationsdilemma bzw. die Suche nach einem Kompromiss zwischen Entdecken und Ausbeuten (engl.: exploration-exploitation dilemma), was immer dann auftritt, wenn unser Wunsch nach Informationen (in diesem Fall über andere Gerichte auf der Speisekarte) mit unserem Bedürfnis nach Belohnung (einem zufriedenstellenden Essen) in Konflikt gerät.

Dieses Dilemma ist eine Konstante beim Lösen von Problemen und bei der Entscheidungsfindung. Wann immer wir eine Entscheidung treffen, stehen wir vor einer dichotomen Wahl: das ausnutzen, was in der Vergangenheit funktioniert hat, oder etwas anderes erkunden, das noch besser sein könnte.

Ein sich verschiebendes Equilibrium (Gleichgewicht)

“Es gibt einen inhärenten Kompromiss zwischen Erkundung und Ausbeutung, und das Gleichgewicht zwischen den beiden verändert sich im Laufe des Lebens”, sagt Becket Ebitz, Professor an der Fakultät für Neurowissenschaften der Universität Montreal.

In einer 2021 in der Zeitschrift Current Opinion in Behavioral Sciences veröffentlichten Literaturübersicht kamen Ebitz und seine Mitautoren zu dem Schluss, dass bestimmte Arten des Erkundungsverhaltens bei Vorschulkindern häufig vorkommen und dann mit zunehmendem Alter abnehmen.

“Unsere Kollegen, die sich mit der Entwicklung von Kindern beschäftigen, haben herausgefunden, dass Kleinkinder sehr motiviert sind, ihre Umgebung zu erkunden; sie interessieren sich für alles und probieren neue Dinge aus, auch wenn sie uneffektiv oder unklug sind”, so Ebitz. “Wenn sie älter werden, entfernen sich Kinder von dieser Art des Erkundens und konzentrieren sich mehr auf die Nutzung der Informationen, die sie bereits haben”.

Ebitz zufolge ist dieses Kontinuum von Exploration und Exploitation beim Lernen sehr wichtig. Es variiert je nach Kontext. In einer kürzlich durchgeführten Studie berichteten er und seine Co-Autoren beispielsweise, dass Beschäftigte im Gesundheitswesen während der COVID-19-Pandemie eine geringere Rate an explorativem Lernen aufwiesen.

Fehlende Energie zum Erforschen

“Wenn wir gestresst sind, wenn die Welt um uns herum zu unvorhersehbar und überwältigend wird, haben wir nicht die Energie, um zu erforschen und zu lernen, also bleiben wir bei den Informationen, die wir bereits haben”, erklärte er.

Dieses Spannungsverhältnis hängt mit dem Dilemma zwischen Stabilität und Plastizität zusammen, d. h. mit der Tatsache, dass das Gehirn einerseits plastisch ist, um sich neues Wissen anzueignen, und andererseits stabil genug, um es zu behalten.

“Im Moment denken wir, dass wir nicht gleichzeitig Plastizität und Stabilität brauchen, sondern dass wir uns zwischen beiden hin- und herbewegen”, sagte Ebitz. “Es scheint bei diesem Prozess große individuelle Unterschiede zu geben, was erklären könnte, warum manche Lernende in bestimmten Umgebungen erfolgreicher sind als in anderen.”

Pupillengröße prognostiziert Explorationsentscheidung

In einer weiteren Studie, die kürzlich auf dem Preprint-Server bioRxiv veröffentlicht wurde, fanden Ebitz und seine Kollegen heraus, dass die Pupillengröße, ein physiologisches Zeichen für Erregung, das vom autonomen Nervensystem gesteuert wird, ein Prädiktor für den Beginn der Exploration und die damit verbundene neuronale Aktivität ist.

Sie fanden heraus, dass Prozesse, die mit der Pupillenerweiterung verbunden sind, den präfrontalen Kortex des Gehirns an einen kritischen Punkt bringen, der Erkundungsentscheidungen ermöglicht.

“Es scheint, dass der Erregungsgrad einer Person – also die Art und Weise, in der sie aktiviert ist – erklären kann, wie nahe sie daran ist, ein Erkundungsverhalten zu initiieren”, erklärte Ebitz.

“Wenn wir uns aufgeregt oder gestresst fühlen, versuchen wir in der Regel, unseren körperlichen Zustand zu regulieren, um in einen neutralen Zustand zurückzukehren, aber dieser Durchbruch deutet darauf hin, dass das Nachgeben gegenüber der Erregung neue Möglichkeiten eröffnen könnte.”

© Psylex.de – Quellenangabe: bioRxiv doi: https://doi.org/10.1101/2023.05.24.541981

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