Як мозок робить передбачення

Невролог з США Девід Хігер (David Heeger) запропонував нову конструкцію, щоб пояснити, як мозок робить передбачення. На його думку, прогноз може бути головним принципом функціонування кори головного мозку, поряд з умовиводом, роль якого науці вже відома. Результати дослідження опубліковані в PNAS.

«Давно відомо, що мозок робить щось на зразок міркувань, поєднуючи чуттєву інформацію з очікуваннями. Ці очікування можуть бути засновані на поточному контексті, на спогадах або бути передбаченнями, формулируемыми в поточному часі. Нова теорія поєднує всі разом і формалізує це математично», — цитує прес-служба Хигера, професора центру нейронаук в Нью-Йоркському університеті.

Вчені припускали, що мозок робить передбачення приблизно як метеорологи, спираються на моделі і минулої інформацію про погоду. Але як саме це відбувається, не знали. Теорії роботи мозку та нейромереж, використовувані в штучний інтелект (ШІ), застосовують ієрархічну структуру: отримана інформація від органів почуттів «входить» в мозок і далі все більш абстрактні уявлення обчислюються по ієрархії.

В цілому, теорія Хигера поєднує висновок з прогнозом. Нейромережа мозку може працювати в запобіжним манері — від сенсорного входу до абстрактного поданням, що схоже на нейронні мережі ІІ. Теорія Хигера може працювати в моделі зворотного зв'язку, щоб генерувати чуттєве передбачення з абстрактних передбачень (наприклад, коли ми здригаємося заздалегідь, хоча ще нічого не відчули). Теорія також може працювати в моделі, яка поєднує обидва підходи, коли міркування поєднують сенсорний ввід з передбаченнями.

Теорія Хигера також відводить роль шуму або зміни нейронної активності, щоб досліджувати різні можливі інтерпретації, навіть у випадку, коли чуттєвий вхід і передбачення однакові.

«Цей шумовий процес дослідження може бути нервовим базисом креативності», — сказав Хігер. Гіпотетично, на його думку, нейромодуляторів (наприклад, ацетилхолін) змінюють стан мозку, щоб контролювати, який режим — тільки попередження, тільки зворотного зв'язку або їх комбінація — працює в даний момент.

Обсяг шуму, який визначається обсягом одержуваних даних, контролюється нейромодуляторами типу норадреналіну і осцилляциями активності мозку. Теорія, яка використовує модель, вбудовану в нейронну мережу, щоб передбачити і вивчити протягом довгого часу, обіцяє прогрес у сферах нейронаук і ІІ. Одна з таких областей — визначення факторів, що викликають розлади аутистичного спектру.