Mechanisms of high-level perceptual decision: a neuroscientific approach

Abstract

Decisão percetual pode ser definida como o processo através do qual a informação sensorial que é recebida e processada pelo cérebro pode ser usada para definir ações em relação ao ambiente externo. Este processo é fortemente influenciado por fatores bottom-up, como a informação sensorial, bem como por fatores top-down, que incluem experiências anteriores, aspetos culturais de alto nível e as emoções. Os mecanismos subjacentes a este processo têm sido extensivamente estudados, mas não são ainda inteiramente conhecidos.A histerese é um fenómeno bem-conhecido na física, e que tem emergido também em estudos neurocientíficos como forma de descrever a influência da história na tomada de decisões, manifestando-se sob a forma de dois mecanismos distintos: a persistência, ou histerese positiva, que causa um desfasamento positivo na mudança de perceção, e adaptação, ou histerese negativa, que causa um desfasamento negativo na mudança de perceção.Este projeto testa a hipótese de que existe histerese, positiva e/ou negativa, na perceção de emoções a partir do movimento biológico, isto é, no processamento e compreensão dos padrões de movimento humano, transmitindo emoção feliz ou triste, usando estímulos que requerem reconhecimento emocional com base nestes padrões. A nossa principal teoria é de que estes dois mecanismos, histerese positiva e negativa, competem para influenciar a perceção de movimento biológico transmitindo emoção feliz ou triste.Para estudar esta teoria, efetuámos um estudo comportamental, com a realização de uma experiência de psicofísica, bem como estudos de imagem por ressonância magnética funcional para estudar os correlatos neurais envolvidos no fenómeno de histerese.O estudo comportamental revelou a existência de histerese na perceção do comportamento biológico transmitindo emoção feliz ou triste, com predominância da histerese positiva mas com uma contribuição significativa de histerese negativa. Assim, parece de facto que existe um balanço competitivo entre ambos os mecanismos na decisão percetual. Apresentamos ainda, nesta dissertação, resultados preliminares acerca dos correlatos neuronais responsáveis por estes mecanismos com base nos primeiros dados recolhidos usando ressonância magnética funcional.

Perceptual decision can be defined as the process in which the sensory information retrieved and processed in the brain is used to define actions towards the external environment. It is strongly influenced by bottom-up factors, such as the sensory information, as well as top-down factors, including previous experiences, culture, and emotion. The mechanisms underlying this process have been extensively studied but are yet to be fully understood.Hysteresis is a well-known phenomenon in physics, that has been raising substantial neuroscientific interest, to describe the influence of perceptual history in decision-making. It manifests itself through two different mechanisms: persistence, or positive hysteresis, causing a positive lag in the change of perception, and adaptation, or negative hysteresis, the cause of a negative lag in the change of perception.This project tested the hypothesis that there is hysteresis, positive and/or negative, in the perception of emotion in biological motion patterns, which is the understanding and processing of human motion patterns, conveying happiness or sadness, using stimulus that required emotion recognition through these patterns. Our main hypothesis is that these two mechanisms, positive and negative hysteresis, compete to influence the perception of biological motion conveying either happy or sad emotional content.We used both a behavioural assessment, through the realization of a psychophysics experiment, as well as a functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiment to study the neural correlates of hysteresis phenomena.Behavioural assessment revealed the existence of hysteresis in perception of happy or sad biological motion patterns, with a predominance of positive hysteresis but a significant contribution of negative hysteresis to perception. Therefore, it seems that there is in fact a competitive balance between both mechanisms in the perceptual decision-making. We also present preliminary fMRI results regarding the neural correlates of these mechanisms.