A theoretical and experimental dissociation of two models of decision‐making

Abstract

La prise de décision est un processus computationnel fondamental dans de nombreux aspects du comportement animal. Le modèle le plus souvent rencontré dans les études portant sur la prise de décision est appelé modèle de diffusion. Depuis longtemps, il explique une grande variété de données comportementales et neurophysiologiques dans ce domaine. Cependant, un autre modèle, le modèle d’urgence, explique tout aussi bien ces mêmes données et ce de façon parcimonieuse et davantage encrée sur la théorie. Dans ce travail, nous aborderons tout d’abord les origines et le développement du modèle de diffusion et nous verrons comment il a été établi en tant que cadre de travail pour l’interprétation de la plupart des données expérimentales liées à la prise de décision. Ce faisant, nous relèveront ses points forts afin de le comparer ensuite de manière objective et rigoureuse à des modèles alternatifs. Nous réexaminerons un nombre d’assomptions implicites et explicites faites par ce modèle et nous mettrons alors l’accent sur certains de ses défauts. Cette analyse servira de cadre à notre introduction et notre discussion du modèle d’urgence. Enfin, nous présenterons une expérience dont la méthodologie permet de dissocier les deux modèles, et dont les résultats illustrent les limites empiriques et théoriques du modèle de diffusion et démontrent en revanche clairement la validité du modèle d'urgence. Nous terminerons en discutant l'apport potentiel du modèle d'urgence pour l'étude de certaines pathologies cérébrales, en mettant l'accent sur de nouvelles perspectives de recherche.

Decision‐making is a computational process of fundamental importance to many aspects of animal behavior. The prevailing model in the experimental study of decision‐making is the drift‐diffusion model, which has a long history and accounts for a broad range of behavioral and neurophysiological data. However, an alternative model – called the urgency‐gating model – has been offered which can account equally well for much of the same data in a more parsimonious and theoretically‐sound manner. In what follows, we will first trace the origins and development of the DDM, as well as give a brief overview of the manner in which it has supplied an explanatory framework for a large number of behavioral and physiological studies in the domain of decision‐making. In so doing, we will attempt to build a strong and clear case for its strengths so that it can be fairly and rigorously compared to potential alternative models. We will then re‐examine a number of the implicit and explicit theoretical assumptions made by the drift‐diffusion model, as well as highlight some of its empirical shortcomings. This analysis will serve as the contextual backdrop for our introduction and discussion of the urgency‐gating model. Finally, we present a novel experiment, the methodological design of which uniquely affords a decisive empirical dissociation of the models, the results of which illustrate the empirical and theoretical shortcomings of the drift‐diffusion model and instead offer clear support for the urgency‐gating model. We finish by discussing the potential for the urgency gating model to shed light on a number of clinical disorders, highlighting a number of future directions for research.