One of the important questions in decision making is a seeking a quantitative model to describe the process of decision making referred to an evaluative process of selecting a specific action from a number of alternative choices in a given situation. However, the temporal dynamics of preference-based decision making patterns including their structures and properties, and their neurobiological mechanism have not been fully understood. To examine temporal and sequential features of choice sequence based on flavored food preference test, rats voluntarily chose one of four differently flavored pellets, but nutritionally identical. The choice sequence was classified by its rank of consumption, not by flavor. Scale-free properties were observed from the analysis of intervals that consecutive same choice. Animal’s choice was systematically influenced by the history of past choices. There was positive serial dependence in rat’s choice. The distribution of choice run was characterized as a power-law with exponential cut-off. The exponents of power-law distribution were differently exhibited with rank. This study provides insights into a series of decision making with different degree of preference and reward learning process in animals including humans. These findings further suggest that the dynamic characteristics of flavored food choice can be mediated by association of different neural correlates related to reward processing.
의사 결정 과정에 있어 주어진 다양한 선택 조건 중에서 하나의 특정한 선택을 취하게 하는 의사 결정 과정의 정량적인 모델을 찾는 것은 중요한 문제이다. 경제적인 선택에서 의사 결정이 합리적인 기준에 근거하여 동역학적 의사 선택 모델을 구축할 수 있는데 반해 선호도에 기반한 의사 결정 패턴에 있어서는 그것의 동역학적인 특성과 구조, 그리고 그것을 유발하는 신경생물학적 메커니즘에 대해 아직 밝혀진 바 없다. 본 연구에서는 쥐를 동물 모델로 사용하여 향을 기반으로 한 선호도 측정 실험을 통해 얻은 선택 시계열의 시간적, 수열적인 특성을 분석하였다. 쥐를 자발적 선택을 통한 선호도 측정 실험에서는 영양상 조성이 동일하지만 향이 다른 먹이를 사용함으로써 선호도에 기반한 의사 결정을 측정하였다. 이를 통해 얻은 선택 시계열은 특정 향이 아닌 소비 정도에 따라 정해진 선택 순위에 의해 분석되었다. 이 실험을 통해 연속된 선택 시간의 분포가 프랙탈의 성질을 가진 거듭제곱 법칙을 따름을 밝혀내었다. 선택 사이의 시간 간격 분포를 나타내는 거듭제곱 법칙의 지수는 선택 순위가 높아짐에 따라 증가하였다. 쥐의 수열적 선택에 있어서는 과거의 선택에 동일시 되려는 최신 효과가 있었고 뚜렷한 수열적 의존성을 나타냄을 확인할 수 있었다. 같은 선택의 연속의 정도를 나타나는 연속 선택의 분포의 분포에서도 부분적으로 거듭제곱 법칙을 따르고 있었다. 거듭제곱 법칙의 지수는 선택 순위에 높아짐에 따라 감소하였다. 이 연구를 통해 자발적 행동에 의한 선호도 기반 선택의 시간적, 수열적 의사 결정 패턴의 특성을 확인할 수 있었으며 이와 같은 특성은 선호도와 관련한 각기 다른 보상 과정의 조절로 얻어진 결과물로 생각되며 앞으로 사람을 포함한 다른 동물의 선호도 기반한 의사 선택 과정과 보상 학습 과정에 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
