Neuroökonomische Studien zum Gefangenendilemma

Bachelorarbeit von Marcus Kindlinger

Einleitung:

Das Gefangenendilemma ist die Grundstruktur vieler sozialer Dilemmata. Obwohl schon viel länger bekannt, wurde es erstmals in den fünfziger Jahren von Merrill Flood und Melvin Dresher für die Rand Corporation, welche die Anwendung derartiger Modelle auf Nuklearwaffenstrategien untersuchte, formuliert. Anschließend wurde es von A.W. Tucker formalisiert und in seiner bekanntesten sowie namensgebenden Form als strategische Interaktion zwischen zwei Gefangenen dargestellt.

Ähnliche Situationen begegnen uns immer wieder sowohl in unserem Alltag als auch in der Wirtschaft; von der Entscheidung, wählen zu gehen oder in einer Wohngemeinschaft aufzuräumen, bis hin zu unternehmerischen Entscheidungen, wie der Festlegung eines Werbebudgets, oder politischen Problemen wie nuklearen Rüstungsrennen, beruhen sie in ihrer Problematik alle auf der Grundstruktur des Gefangenendilemmas.

Trotz des von der klassischen ökonomischen Analyse postulierten Ergebnisses (alle Spieler folgen ihrem Anreiz zu defektieren) beobachtet man in der Realität oft kooperatives Verhalten. Zum Beispiel kooperierten die Versuchspersonen, in einer in dieser Arbeit später noch ausführlich präsentierten Studie, in einem einmaligen Gefangenendilemma in 81% der Fälle, falls sie annahmen, gegen einen menschlichen Interaktionspartner zu spielen. Dies geschieht auch ohne bindende Verträge oder eine sonstige Veränderung der Auszahlungsstruktur. Obwohl die scheinbar dominanten Strategien klar sichtbar sind, finden die beteiligten Spieler manchmal einen Weg, durch Kooperation das für beide zusammen optimale Ergebnis zu erreichen.

Die Neuroökonomik, das Thema dieser Abschlussarbeit, stellt einen relativ neuen interdisziplinären Forschungszweig zwischen der Volkswirtschaftslehre und den kognitiven Neurowissenschaften dar. Dieser untersucht die Mechanismen unseres Gehirns, die unsere ökonomische Entscheidungsfindung steuern und beeinflussen. Sie liefert Erkenntnisse über die Funktionen des menschlichen Gehirns und hat für Ökonomen darüber hinaus das Potential, theoretische Modelle über das menschliche Verhalten zu erweitern. Die klassische ökonomische Theorie behandelt die Ursprünge des menschlichen Verhaltens als ‘black box’ und begnügt sich nicht selten mit abstrakten Modellen, welche die menschliche Entscheidungsfindung auf Märkten zwar oft, aber nicht in jedem Fall, richtig abbildet. Die individuellen Nutzen und die darauf beruhenden Entscheidungen werden als bekundete Präferenzen (revealed preferences) aus dem Verhalten bzw. den bereits getroffenen Entscheidungen der Individuen erschlossen. Während Nutzeneinheiten ursprünglich als eine Quantifikation des Wohlbefindens eines Individuums gesehen wurden, sieht man sie in der orthodoxen Volkswirtschaftslehre lediglich als eine Möglichkeit, die Präferenzen der Individuen zu beschreiben und somit ihr Verhalten zu prognostizieren. Auch wenn man nicht davon ausgeht, dass die Individuen bei ihren Entscheidungen tatsächlich eine Nutzenfunktion maximieren, wird behauptet, dass sie sich verhalten, als ob sie dies täten. Problematisch an dieser Betrachtung ist allerdings, dass immer noch implizit angenommen werden muss, dass ein höherer, aus dem Verhalten erschlossener Nutzen die Individuen besser stellen muss, da dieser ansonsten nicht für die Bewertung von Politikmaßnahmen herangezogen werden kann. Die Neuroökonomik lehnt diese Methodik ab und versteht sich als einen Weg, die ‘black box’ des subjektiven Nutzens und der Entscheidungsfindung zu öffnen. Man möchte diese Zusammenhänge untersuchen, um dadurch auch Phänomene, die in der klassischen ökonomischen Theorie unerklärt bleiben, wie die in dieser Arbeit untersuchte Kooperation zweier Individuen im Gefangenendilemma, zu erklären.

In dieser Arbeit werden zuerst kurz die Methoden der neurowissenschaftlichen Forschung und anschließend Erkenntnisse zu dem Zusammenhang zwischen dem menschlichen Verhalten in Gefangenendilemmaspielen und den Funktionen des Gehirns erläutert. Anschließend wird die Frage diskutiert, ob bzw. in wie fern die Neuroökonomik, als ein sich neu entwickelndes Feld innerhalb der experimentellen Ökonomik, der traditionellen ökonomischen Analyse einen Nutzen stiften kann.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 5.2, Menschliche und nicht-menschliche Gegenspieler:

In der zuvor diskutierten Studie wurden bereits die unterschiedlichen Aktivierungsmuster in Spielen gegen Menschen und Computer angesprochen. Hierbei fiel auf, dass bestimmte Regionen, die im Spiel gegen einen (vermuteten) Menschen aktiviert wurden, im Spiel gegen einen Computer keine signifikante Aktivierung zeigten.

In einer weiteren Studie mit elf Frauen und acht Männern von Rilling et al. aus dem Jahr 2004 stellte man die Auswertung eines Experiments mit einmalig gespielten, sequentiellen Gefangenendilemmata (mit der gescannten Testperson als first mover; sodass die Auszahlung DC im Spiel gegen einen menschlichen Partner nicht realisiert werden konnte) den Ergebnissen eines weiteren Experiments mit einem Ultimatumspiel gegenüber. Auf die Ergebnisse aus dem Ultimatumspiel wird hier allerdings nicht genau eingegangen. Es sollte die Aktivierung bestimmter Gehirnregionen, die in der Bildung einer Theory of Mind, also der Fähigkeit, sich in die Lage seines Gegenübers hineinzuversetzen und u.a. dessen Handlungen zu antizipieren, untersucht werden. Die Ergebnisse der Scans beziehen sich auf die Gehirnaktivitäten nach Erhalt der Information, wie der Gegenspieler auf die Entscheidung des Spielers reagiert hat. Anschließend wurden die Aktivierungsmuster in Spielen gegen (vermutete) menschliche Interaktionspartner mit den Mustern aus Spielen gegen, als solche bekannt gegebene, Computerprogramme verglichen.

Die Testpersonen spielten im Gefangenendilemmaexperiment jeweils 28 Einzelspiele, davon 10 gegen einen angeblichen menschlichen Partner (eigentlich ein Computeralgorithmus, der Kooperation in 50% der Fälle und Defektion immer erwiderte), 10 gegen ein als solches bekannt gegebenes Computerprogramm (welches sowohl Kooperation als auch Defektion in 50% der Fälle erwiderte) und 8 Kontrollaufgaben, bei denen im Gegensatz zum ersten Experiment kein Zufallsmechanismus einfloss, sondern die CC- und CD-Auszahlungen vollkommen risikolos realisiert werden konnten.

Obwohl man hätte erwarten müssen, dass stets der Zustand DD erreicht wird, da auch hier D für beide Spieler die einzig dominante Strategie darstellen sollte, kooperierten die first mover in 81% der Fälle, wenn sie gegen einen angeblichen menschlichen Partner spielten und in 66% aller Spiele gegen einen Computer.

Eine Region, der man eine entscheidende Rolle zur Bildung einer Theory of Mind zuschreibt, ist der DMPFC, welcher, genau wie der ACC, sowohl im Gefangenendilemma als auch im Ultimatumspiel gegen angebliche menschliche Interaktionspartner signifikant (t-Test: p<0,001) stärker aktiviert wurde als in der oben beschriebenen Kontrollaufgabe. Fraglich ist allerdings, ob dieser Unterschied nicht auf dem mit dem Gefangenendilemma verbundenen Risiko beruht, welches in der Kontrollaufgabe nicht berücksichtigt werden musste.

Außerdem erstellte man eine vollständige Liste aller durch das Gefangenendilemma (signifikant) aktivierten Regionen, wodurch man herausfand, dass einige Regionen durch einen nicht-menschlichen Gegenspieler (d.h. ein Computerprogramm) stärker aktiviert wurden als im Spiel gegen einen menschlichen Partner. Dazu gehörten der rechte DLPFC und der rechte Parietallappen.

Andere Regionen, von denen eine entscheidende Bedeutung für die Theory of Mind vermutet wird, wurden auch sowohl im Spiel gegen einen Menschen als auch gegen einen Computer aktiviert, jedoch stets stärker im Falle eines menschlichen Gegenspielers. Dazu gehören der anteriore paracinguläre Cortex und der posteriore superiore Temporalsulcus (STS). Überdies zeigte die Studie die Aktivierung von weiteren Regionen, u.a. mittlerer STS und Hippocampus, die eine wesentliche Rolle in der Auffindung und Verarbeitung von Erinnerungen spielen. Die Anstrengung des Gedächtnisses könnte hier zur Erinnerung an Vergleichssituationen getätigt werden, so dass die Handlung des Gegenspielers normativ (‘gut’/’schlecht’; ‘fair’/’unfair’) bewertet werden kann.

Es ist aber zu berücksichtigen, dass die unterschiedliche Aktivierung bestimmter Areale beim Spiel gegen einen Menschen oder einen Computer nicht darauf zurückzuführen sein muss, dass diese Regionen auf die Prognose von Handlungen menschlicher Interaktionspartner spezialisiert sind. Es könnte auch sein, dass die Testpersonen im Spiel gegen menschliche Partner eine höhere kognitive Anstrengung erfahren oder dass die Spiele gegen einen als Computer identifizierten Gegenspieler als ein einzelnes, mehrfach gespieltes Spiel gegen einen identischen Partner wahrgenommen wurden, wogegen Spiele gegen unterschiedliche menschliche Partner (deren Fotos auf den Bildschirmen im fMRI-Scanner eingeblendet wurden) als einmalig aufgefasst wurden.

Dennoch lassen die Ergebnisse dieser Studie darauf schließen, dass das Gehirn aufgrund seiner Theory-of-Mind-Regionen eine Interaktion mit einem Computerprogramm ähnlich behandelt wie ein Spiel gegen einen (angeblichen) menschlichen Partner. Das Gehirn benutzt dabei die gleichen Regionen und Mechanismen, wobei einige Regionen im Spiel gegen einen menschlichen, andere im Spiel gegen einen Computerpartner stärker aktiviert wurden. Letztere stellen aber eher Ausnahmen dar und alle ‘klassischen’ Theory-of-Mind-Regionen wurden im Spiel gegen einen menschlichen Interaktionspartner stärker aktiviert. Dieses Muster führt zu den unterschiedlichen Kooperationsbereitschaften der Versuchspersonen – im Spiel gegen einen Computer denken die Probanden ‘rationaler’ (im Sinne der Eigennutz-Definition), worauf auch durch die verstärkte Aktivierung des DLPFC hingewiesen wird. Der DLPFC wird in der Interpretation der Ergebnisse als ein Gebiet zur Ausübung kognitiver Kontrolle behandelt. Auf die Problematik, die genaue Funktion des DLPFC im Gefangenendilemma zu erkennen, wird später noch eingegangen.