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L'intelligenza artificiale (AI) sta diventando sempre più intrecciata sia con la nostra vita quotidiana che con il posto di lavoro. Tuttavia, in molti contesti del mondo reale, l'IA non è ancora in grado di automatizzare completamente i processi decisionali1. Alcuni compiti rimangono particolarmente impegnativi per l'IA a causa delle attuali limitazioni tecnologiche, nonché di considerazioni etiche e legali. Di conseguenza, concedere piena autonomia all'IA in settori specifici è spesso impraticabile o sconsigliabile 2,3. Gli esseri umani, quindi, continuano a svolgere un ruolo indispensabile sul posto di lavoro e si prevede che la collaborazione uomo-intelligenza artificiale diventerà una modalità dominante di produzione e fornitura di servizi in futuro. La ricerca in settori come la sanità, l'ospitalità e le risorse umane ha dimostrato che gli sforzi collaborativi tra esseri umani e intelligenza artificiale possono ridurre i costi e, in alcuni casi, migliorare l'efficienza 4,5,6.
Nella collaborazione uomo-intelligenza artificiale, ci si aspetta che ciascuna parte svolga compiti in linea con i propri punti di forza, delegando all'altra compiti meno adatti. Pertanto, un'efficace delega delle attività è essenziale per una collaborazione di successo e risultati ottimali in termini di prestazioni. Adam et al. hanno scoperto che quando il processo di delega è completamente automatizzato e gestito esclusivamente dall'intelligenza artificiale senza il coinvolgimento umano, gli esseri umani tendono a sperimentare percezioni più elevate di auto-minaccia7. Fuegener et al. hanno inoltre riferito che durante il processo di delega dei compiti all'IA, le persone spesso faticano a valutare accuratamente le proprie capacità o a valutare la difficoltà del compito, riflettendo un basso livello di metacognizione8. Questi risultati evidenziano l'importanza di migliorare la metacognizione negli scenari di delega uomo-IA per migliorare l'efficienza e la qualità della collaborazione.
La metacognizione si riferisce alla capacità di un individuo di valutare le proprie capacità9. Nel contesto della delega reciproca tra esseri umani e IA, è essenziale non solo comprendere accuratamente le capacità dell'altra parte, ma anche valutare le proprie capacità per determinare quando la delega è appropriata. Jussupow et al. hanno scoperto che la collaborazione uomo-IA è più efficace quando gli esseri umani dimostrano alti livelli di metacognizione, cioè quando possono valutare con precisione sia le proprie capacità che quelle dell'IA10. Allo stesso modo, Atchley et al. hanno scoperto che promuovere la metacognizione in contesti educativi può promuovere una collaborazione più profonda ed efficace tra gli esseri umani e i sistemi di intelligenza artificiale11. Precedenti studi sulla collaborazione uomo-IA hanno spesso valutato la metacognizione attraverso questionari self-report o utilizzando le valutazioni di fiducia umana come misure indirette. Tuttavia, nella ricerca psicologica, una misura più consolidata e rigorosa della metacognizione è la sensibilità metacognitiva (meta-d')12. Nel presente studio, utilizziamo meta-d', seguendo l'approccio descritto da Maniscalco et al. per valutare la sensibilità metacognitiva13.
La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è stata ampiamente utilizzata nella ricerca volta a migliorare la metacognizione14. Gli aspetti fondamentali della metacognizione sono strettamente associati alla corteccia prefrontale. La tDCS eroga una debole corrente continua a specifiche regioni del cervello, modulando l'eccitabilità neuronale e la plasticità sinaptica in modo non invasivo e non intrusivo, consentendo così ai ricercatori di migliorare varie funzioni cognitive15. Harty et al. hanno scoperto che la stimolazione anodica sulla corteccia prefrontale dorsolaterale destra (DLPFC) ha migliorato le prestazioni di rilevamento degli errori dei partecipanti in un compito di consapevolezza degli errori, migliorando così il loro monitoraggio metacognitivo delle prestazioni cognitive16. Bona e Silvanto hanno riferito che la tDCS anodica ha influenzato il bias metacognitivo in un compito di memoria di lavoro17. Mattes et al. hanno dimostrato che, mentre la tDCS ha influenzato le valutazioni di fiducia dei partecipanti sia nei compiti di metacognizione che in quelli di mentalizzazione, non ha alterato la loro sensibilità metacognitiva18. È stato dimostrato che l'interruzione temporanea o il danno alla corteccia prefrontale - in particolare le aree di Brodmann 46 e 10 - sia negli esseri umani che nelle scimmie inducono cambiamenti nei processi metacognitivi14. Inoltre, studi precedenti hanno fornito prove causali che collegano la stimolazione della DLPFC alle capacità metacognitive19,20. La DLPFC destra, in particolare, svolge un ruolo chiave all'interno della rete neurale alla base del controllo cognitivo21,22, che è strettamente correlato alle esigenze del nostro compito sperimentale. Pertanto, abbiamo selezionato la DLPFC giusta come sito target per la stimolazione. Coerentemente con i protocolli stabiliti negli studi tDCS sulla metacognizione, abbiamo applicato una corrente di 2 mA per 21 minuti, inclusa una fase di ramp-up e ramp-down di 1 minuto17,23. Attualmente, la massima intensità di corrente utilizzata nella tDCS è di 4 mA, che ha dimostrato di essere tollerabile per i partecipanti allo studio condotto da Workman et al.24.
La stimolazione transcranica a corrente continua ad alta definizione (HD-tDCS) è una modifica ad alta precisione della tDCS convenzionale, che offre una neuromodulazione più mirata attraverso montaggi di elettrodi specializzati. Rispetto alla tDCS convenzionale, che utilizza due grandi elettrodi a pad, la HD-tDCS consente una stimolazione più mirata e focale di specifiche regioni cerebrali, con conseguenti effetti più sostenuti25,26. A differenza delle tecniche di neurofeedback che mirano anche a migliorare le prestazioni cognitive27, la HD-tDCS offre diversi vantaggi pratici, tra cui un periodo di attivazione più breve, procedure di applicazione più semplici e minori costi di implementazione28. Dal punto di vista della delega dei compiti uomo-intelligenza artificiale, HD-tDCS offre una maggiore precisione spaziale, facilità d'uso ed economicità. Inoltre, consente ai partecipanti di impegnarsi in compiti sostenuti che coinvolgono la delega e la riflessione all'interno di contesti che si avvicinano a scenari di vita reale o sul posto di lavoro, rendendolo particolarmente adatto per sondare la metacognizione nella delega uomo-IA. In questo studio, la HD-tDCS è stata impiegata per fornire una stimolazione più mirata alla DLPFC.
Progettazione sperimentale
I materiali sperimentali provengono dall'ImageNet Large Scale Visual Recognition Challenge (ILSVRC)29. Il modello di intelligenza artificiale era GoogLeNet Inception v3, uno dei modelli più performanti nelle attività di classificazione delle immagini30.
L'attività sperimentale era un'attività di delega uomo-intelligenza artificiale, in particolare un'attività di classificazione delle immagini. La classificazione delle immagini comporta l'assegnazione di un'immagine di destinazione a una categoria ed è un'attività generale che non richiede alcuna formazione specifica del dominio o esperienza precedente. I compiti basati su specifici contesti situazionali possono compromettere la generalizzabilità. Ad esempio, in scenari ad alto rischio che comportano una potenziale perdita, le persone tendono a delegare le decisioni all'IA31, rendendola di fatto il capro espiatorio del team32. Il compito utilizzato in questo studio è stato adattato dal paradigma di classificazione collaborativa uomo-IA sviluppato da Fuegener et al. e da Gass et al.8,33.
È stato condotto un esperimento preliminare per valutare il livello di difficoltà dell'immagine. La difficoltà dell'immagine è l'accuratezza media dell'immagine corrispondente nella sola condizione umana. Come mostrato nella Figura 1, ogni prova consisteva in un'immagine target e cinque serie di opzioni di immagine. Ai partecipanti è stato chiesto di scegliere il set di opzioni che meglio corrispondeva all'immagine di destinazione. Un totale di 217 partecipanti ha completato lo studio preliminare. Tutti i partecipanti allo studio preliminare sono stati esclusi dal reclutamento per l'esperimento principale.

Figura 1: Interfaccia dell'esperimento preliminare. Interfaccia mostrata ai partecipanti nell'esperimento preliminare, in cui hanno selezionato una risposta tra cinque opzioni. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Nell'interfaccia formale dell'esperimento (vedi Figura 2), un'immagine di destinazione viene visualizzata nella parte superiore dello schermo. Inoltre, vengono presentate cinque opzioni di gruppo di immagini e un'opzione di delega (situata in alto a destra dello schermo). I partecipanti devono decidere tra delegare il compito all'IA e completarlo da soli. In quest'ultimo caso, selezionano una delle cinque opzioni di categoria dell'immagine che meglio corrisponde all'immagine di destinazione. Dopo ogni decisione, l'interfaccia passa alla pagina successiva, dove ai partecipanti viene chiesto di valutare la loro fiducia nella loro decisione di delega su una scala da 1 a 4. Prima dell'inizio dell'esperimento formale, i partecipanti sono stati informati che il sistema di intelligenza artificiale aveva una precisione media del 76%.

Figura 2: Interfaccia dell'esperimento formale. Interfaccia principale mostrata ai partecipanti durante l'attività. (A) L'interfaccia delle attività; (B) l'interfaccia per la valutazione dell'attendibilità. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Un totale di 62 partecipanti destrimani sono stati reclutati per l'esperimento principale. Tutti i partecipanti erano studenti laureati che non avevano precedenti esperienze con compiti sperimentali simili. I criteri di esclusione erano i seguenti: i partecipanti non dovevano aver assunto farmaci sedativi-ipnotici o sostanze psicoattive nelle 24 ore precedenti l'esperimento, non dovevano avere difetti cranici (ad esempio, fori o fratture) e non dovevano avere impianti metallici nel cranio (ad esempio, placche metalliche). Due partecipanti sono stati esclusi: uno a causa di un'infiammazione dermatologica che ha impedito la stimolazione con HD-tDCS e uno per aver ingerito una bevanda contenente caffeina prima dell'esperimento. I restanti 60 partecipanti (età media = 22,68 ± 0,91 anni) hanno completato l'esperimento. Sono stati assegnati in modo casuale a una delle tre condizioni di stimolazione - anodica, catodica o fittizia - ciascuna con 20 partecipanti. Le simulazioni del campo elettrico sono mostrate nella Figura 3. Ogni partecipante ha eseguito il compito di classificazione delle immagini una volta prima e una volta dopo la stimolazione, producendo 120 set di dati per l'analisi. La procedura HD-tDCS è illustrata nella Figura 4 e il flusso di lavoro sperimentale è riassunto nella Figura 5. Abbiamo condotto un'analisi della potenza a priori utilizzando G*Power 3.134, assumendo una potenza del 90% (1 - β = 0.90), una dimensione dell'effetto di f = 0.25 e un livello alfa di 0.05. L'analisi ha indicato che sarebbe richiesto un minimo di 18 partecipanti per gruppo. La nostra dimensione finale del campione ha soddisfatto questo requisito.

Figura 3: Simulazione del campo elettrico. Vista laterale del campo elettrico di distribuzione (lato destro). (A) Condizione di stimolazione anodica. (B) Condizione di stimolazione catodica. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Configurazione sperimentale HD-tDCS. Fotografia della configurazione sperimentale HD-tDCS, che illustra il posizionamento dell'elettrodo e la posizione del dispositivo durante la stimolazione. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Diagramma di flusso sperimentale. L'esperimento comprendeva tre fasi, comprese le attività di classificazione delle immagini condotte prima e dopo la stimolazione. Abbreviazioni: HD-tDCS = stimolazione transcranica a corrente continua ad alta definizione; rDLPFC = corteccia prefrontale dorsolaterale destra. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.