This thesis aims to investigate cognitive motivations and neural predictors of free-riding and cooperation. To achieve this goal, I assessed the underlying mechanism of free-riding with following three approaches:
1. Behavior study: To elucidate cognitive motivations of free-riding and cooperation and impaired strategic decision making in schizophrenia during a public goods (PG) game
2. EEG study: To investigate spatiotemporal dynamics of the EEGs that reflect the cognitive motiva-tions of free-riding and cooperation
3. Computational modeling: To construct a representative agent-based model that simulates cooperation and free-riding behavior and their strategic patterns
The purpose of the first approach was to investigate human strategic decisions based on valuating the incentives to cooperate or to free-ride and particularly the cognitive and emotional motivations of free-riding behavior. We examined the decision patterns of 41 healthy subjects and 37 schizophrenia patients during performance of the PG game. This is the first study to analyze behavioral decision drifts that reflect the infor-mation provided during the public goods game in healthy and schizophrenic patient participants, unraveling affective and cognitive motivations to free-ride. The results suggest that loss-sensitivity and theory-of-mind (TOM) as well as cognitive understanding are involved in regulation of the free-riding and cooperative behav-ior. The purpose of the second approach was to investigate the neural predictors of free-riding and cooperation using EEG recordings. By using non-invasive neural recordings, we could disentangle spatiotemporal interaction of the EEGs that reflect the cognitive motivations of free-riding. Sixty five healthy male participants were recruited for the study and EEGs from 26 participants, 2 randomly selected participants per a group, were recording during the game. This is the first EEG study to investigate neural predictors for free-riding behavior during a public goods game. These findings suggest that cognitive motivations of free-riding and/or cooperation behavior is encoded in parallel with, but distinctive to feedback signal of the preceding results. The purpose of the third approach was to construct a generalized model that simulates free-riding and cooperation behavior. Based on the studies of cognitive and neural motivations of free-riding, we constructed an agent-based model including individual gain/loss attitude, conditional cooperation, and random shifting. This is the first computational modeling study that suggests a representative model that simulates dynamic interaction between cognitive motivations to free-ride and to cooperate.
본 박사학위논문은 무임승차와 협동의 인지적 동기와 신경적 예측변수에 대한 이해를 목표로 한다. 본 목표를 위해, 아래의 세가지 접근 방법으로 무임승차의 기작을 연구하였다.
1. 행동 실험: 공공재게임의 수행에 있어 무임승차와 협동의 인지적 동기와 정신분열 환자에서의 손상된 의사결정에 대한 연구
2. 뇌파 실험: 무임승차와 협동의 인지적 동기와 신경적 예측변수의 시공간적 동역학에 대한 연구
3. 모델링 실험: 무임승차와 협동의 전략적 패턴을 모사하는 대표적 객체기반모델의 구현
첫 번째 연구의 목적은 협동과 무임승차의 가치판단에 따른 사람들의 전략적의사결정, 특히 무임승차의 인지 및 감정적 동기를 연구하는 것이다. 공공재게임을 수행하는 동안의 건강한 피험자들 41명, 정신분열 환자들 37명의 결정이 분석에 사용되었다. 본 연구는 일반인과 정신분열 환자가 게임 반복과 함께 얻은 정보를 반영하여 어떠한 결정을 내리는지 분석하고, 이를 통해 무임승차의 인지적, 감정적 동기를 밝힌 첫 연구이다. 본 연구의 결과는 무임승차와 협동의 결정에 인지적 이해 뿐만이 아니라 손실 민감성과 마음이론 능력도 관여됨을 제안하였다. 두 번째 연구의 목적은 뇌파측정을 통해 무임승차와 협동의 신경적 예측변수를 밝히는 것이다. 비침습적인 신경신호 측정을 통해, 무임승차의 인지적 동기를 반영하는 뇌파신호의 시공간적 특성을 파악하였다. 65명의 건강한 남자 피험자들이 본 연구에 참가하였고 공공재게임을 수행하는 동안 각 그룹당 두명씩, 26명의 뇌파가 측정되었다. 본 연구는 공공재게임에서 무임승차를 예측하는 신경적 예측변수를 처음으로 밝혔다. 또한 본 연구의 결과는 무임승차 또는 협동에 대한 인지적 동기가 이전 번 결과의 피드백 신호와 구분되어, 하지만 동시에 나타남을 밝혔다. 세 번째 연구의 목적은 무임승차와 협동을 모사하는 대표적 객체기반모델을 구현하는 것이다. 무임승차의 인지 및 신경적 동기에 대한 연구에 기반하여 본 연구에서는 개인적 이득/손실에 대한 반응, 조건적 협동, 그리고 무작위적 결정 변화를 포함한 객체기반모델을 구현하였다. 본 연구의 결과는 무임승차와 협동의 인지적 동기들간의 동역학적 상호작용을 모사하는 첫 컴퓨터 모델을 제안한다.
