[論文レビュー] Sequential dependencies between trials in free choice tasks

Carsten Allefeld, Chun Siong Soon+3 more|arXiv (Cornell University)|Nov 4, 2013

Neural dynamics and brain function参考文献 6被引用数 13

ひとこと要約

本研究は、ボタン操作や算術選択に関する2つの実験の詳細な個別被験者分析を用いて、自由選択行動系列における逐次的依存性を調査する。顕著な逐次的依存性が検出されたものの、1試行あたり0.940〜0.965ビットのエントロピー率は、行動が依然として非常にランダムであることを示しており、自由意思の神経的前駆要因が選択系列におけるほぼ最大の予測不能性と両立可能である可能性を示唆する。

ABSTRACT

In two previous experiments we investigated the neural precursors of subjects' "free" choices for one of two options (pressing one of two buttons, and choosing between adding and subtracting numbers). In these experiments the distribution of sequence lengths was taken as an approximate indicator of the randomness (or lack of sequential dependency) of the choice sequences. However, this method is limited in its ability to reveal sequential dependencies. Here we present a more detailed individual-subject analysis and conclude that despite of the presence of significant sequential dependencies the subjects' behavior still approximates randomness, as measured by an entropy rate (on pooled data) of 0.940 bit / trial and 0.965 bit / trial in the two experiments. We also provide the raw single-subject behavioral data.

研究の動機と目的

• 自由選択行動系列における逐次的依存性の有無と性質を調査すること。
• このような依存性が選択のランダム性を損なうかどうか、自由意思の重要な基準であるランダム性を評価すること。
• 過去の方法がシーケンス長の分布をランダムネスの代理指標として用いたのを改善すること。
• 自由選択タスクにおける選択行動のより詳細な個別被験者分析を提供すること。
• 透明性と再現可能性を高めるために、すべての被験者の生データを公開すること。

提案手法

• 自由選択の2つの選択肢（ボタン操作または算術演算（加法対減法））を用いた2つの行動実験を実施した。
• エントロピー率を、個別被験者ごとおよび被験者間で集約して計算した、選択系列におけるランダムネスの定量的指標として用いた。
• 集計レベルの評価を超えた逐次的依存性を検出するために、個別被験者分析を適用した。
• 統計的モデリングを用いて、直前の試行の結果に基づく選択の予測可能性を評価した。
• 独立的な検証およびさらなる分析を可能にするために、すべての参加者の生行動データを報告した。
• エントロピー率を、1.0に近づくほど予測不能性が最大になる連続的ランダムネス指標として用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自由選択行動系列において、どの程度の逐次的依存性が存在するか？
• RQ2 逐次的依存性の存在が、選択系列全体のランダムネスにどのように影響するか？
• RQ3 エントロピー率は、個別被験者の選択行動におけるランダムネスを信頼的かつ感度良く測定できるか？
• RQ4 被験者間で逐次的依存性の違いはどのように比較されるか？
• RQ5 顕著な依存性が検出されたにもかかわらず、観察された行動はどの程度真のランダムネスに近いか？

主な発見

• 集約データにおけるエントロピー率は、第1の実験で0.940ビット/試行、第2の実験で0.965ビット/試行であり、高いランダムネスを示している。
• 顕著な逐次的依存性が存在するにもかかわらず、エントロピー率による測定では個別選択系列は依然として非常に予測不能であった。
• 本研究では、直前の選択がその後の選択に系統的に影響することが判明し、測定可能な逐次的依存性が存在することが示された。
• 個別被験者分析により、逐次的依存性が被験者間で一様に分布しているわけではなく、一部の被験者は他の被験者よりも強いパターンを示した。
• すべての被験者の生行動データを公開し、再現性およびさらなる研究を支援した。
• 結果から、検出可能な依存性が存在する中でも、自由選択行動は自由意思の神経的前駆要因を支持するのに十分なランダムネスを維持していることが示唆された。