The explore/exploit trade-off: An ecologically valid and translational framework that can advance mechanistic understanding of eating disorders.

ABSTRACT

The explore/exploit trade-off is a decision-making process that is conserved across species and balances exploring unfamiliar choices of unknown value with choosing familiar options of known value to maximize reward. This framework is rooted in behavioral ecology and has traditionally been used to study maladaptive versus adaptive non-human animal foraging behavior. Researchers have begun to recognize the potential utility of understanding human decision-making and psychopathology through the explore/exploit trade-off. In this article, we propose that explore/exploit trade-off holds promise for advancing our mechanistic understanding of decision-making processes that confer vulnerability for and maintain eating pathology due to its neurodevelopmental bases, conservation across species, and ability to be mathematically modeled. We present a model for how suboptimal explore/exploit decision-making can promote disordered eating and present recommendations for future research applying this framework to eating pathology. Taken together, the explore/exploit trade-off provides a translational framework for expanding etiologic and maintenance models of eating pathology, given developmental changes in explore/exploit decision-making that coincide in time with the emergence of eating pathology and evidence of biased explore/exploit decision-making in psychopathology. Additionally, understanding explore/exploit decision-making in eating disorders may improve knowledge of their underlying pathophysiology, informing targeted clinical interventions such as neuromodulation and pharmacotherapy. PUBLIC SIGNIFICANCE STATEMENT The explore/exploit trade-off is a cross-species decision-making process whereby organisms choose between a known option with a known reward or sampling unfamiliar options. We hypothesize that imbalanced explore/exploit decision-making can promote disordered eating and present preliminary data. We propose that explore/exploit trade-off has significant potential to advance understanding of the neurocognitive and neurodevelopmental mechanisms of eating pathology, which could ultimately guide revisions of etiologic models and inform novel interventions.

RESUMEN

El balance entre explorar y explotar es un proceso de toma de decisiones que se conserva a través de las especies y equilibra la exploración de opciones desconocidas de valor desconocido con la elección de opciones familiares de valor conocido para maximizar la recompensa. Este marco está arraigado en la ecología del comportamiento y tradicionalmente se ha utilizado para estudiar el comportamiento de forrajeo no adaptativo versus adaptativo en animales no humanos. Los investigadores han comenzado a reconocer la utilidad potencial de entender la toma de decisiones humanas y la psicopatología a través del balance entre explorar y explotar. En este artículo, proponemos que el balance entre explorar y explotar ofrece promesas para avanzar en nuestra comprensión mecanicista de los procesos de toma de decisiones que confieren vulnerabilidad y mantienen la patología alimentaria debido a sus bases neurodesarrolladoras, su conservación a través de las especies y su capacidad de ser modelado matemáticamente. Presentamos un modelo de cómo la toma de decisiones subóptima entre explorar y explotar puede promover la alimentación disfuncional y presentamos recomendaciones para futuras investigaciones que apliquen este marco a la patología alimentaria. En conjunto, el balance entre explorar y explotar proporciona un marco translacional para expandir los modelos etiológicos y de mantenimiento de la patología alimentaria, dadas los cambios en el desarrollo de la toma de decisiones entre explorar y explotar que coinciden en el tiempo con la aparición de la patología alimentaria y la evidencia de una toma de decisiones entre explorar y explotar sesgada en la psicopatología. Además, comprender la toma de decisiones entre explorar y explotar en los trastornos alimentarios puede mejorar el conocimiento de su fisiopatología subyacente, informando intervenciones clínicas dirigidas como la neuromodulación y la farmacoterapia.