Биологический шедевр: Эволюция заставила человеческий мозг вести себя как суперкомпьютеры

Теперь у ученых есть математическая модель, которая точно отражает то, как человеческий мозг интерпретирует визуальные данные.

Исследователи подчеркнули, что человеческий мозг естественным образом оснащен для выполнения сложных вычислений, как и любой мощный компьютер, чтобы понять мир посредством процесса, известного как байесовский вывод.

В недавнем исследовании, опубликованном в Природные коммуникацииисследователи из Сиднейский университетУниверситет Квинсленда и Кембриджский университет разработали комплексную математическую модель, включающую все компоненты, необходимые для выполнения байесовского вывода.

Доктор Робин Ридо. Кредит: Робин Ридо

Байесовский вывод — это статистический метод, который сочетает в себе предварительные знания с новыми данными, чтобы сделать разумное предположение. Например, если вы знаете, как выглядит собака, и видите пушистое животное с четырьмя ногами, вы можете использовать свои предыдущие знания, чтобы догадаться, что это собака.

Эта врожденная способность позволяет людям интерпретировать окружающую среду с необычайной точностью и скоростью, в отличие от машин, которые можно перехитрить с помощью простых мер безопасности CAPTCHA, когда их просят идентифицировать пожарные гидранты на панели изображений.

«Несмотря на концептуальную привлекательность и объяснительную силу байесовского подхода, то, как мозг вычисляет вероятности, во многом загадочно», — сказал ведущий исследователь доктор Робин Риддо из Школы психологии Сиднейского университета.

«Наше новое исследование проливает свет на эту загадку. Мы обнаружили, что инфраструктура и связи внутри зрительной системы нашего мозга устроены таким образом, что позволяют ей делать байесовские выводы на основе получаемых сенсорных данных».

«Что делает это открытие важным, так это подтверждение того, что наш мозг имеет присущую ему структуру, которая позволяет использовать эту продвинутую форму обработки данных, позволяющую нам более эффективно интерпретировать окружающее».

Результаты исследования не только подтверждают существующие теории об использовании мозгом байесовского рассуждения, но и открывают двери для новых исследований и инноваций, в которых естественная способность мозга к байесовскому рассуждению может быть использована для практических применений, приносящих пользу обществу.

«Наше исследование, хотя в первую очередь сосредоточено на зрительном восприятии, имеет более широкое значение для всего спектра нейробиологии и психологии», — сказал доктор Ридо.

«Понимая основные механизмы, которые мозг использует для обработки и интерпретации сенсорных данных, мы можем проложить путь к прогрессу в различных областях, начиная от искусственного интеллекта, где имитация функций мозга может произвести революцию… Машинное обучениек клинической нейробиологии и, вероятно, предоставит новые стратегии для будущих терапевтических вмешательств.

Исследовательская группа под руководством доктора Уильяма Харрисона сделала это открытие, записывая активность мозга у добровольцев, пока они пассивно смотрели шоу, призванные вызвать определенные нейронные сигналы, связанные с обработкой визуальных данных. Затем они создали математические модели для сравнения ряда конкурирующих гипотез о том, как человеческий мозг воспринимает зрение.

Ссылка: «Нейронная настройка создает предварительные ожидания в зрительной системе человека», Уильям Дж. Харрисон, Пол М. Бэйс и Рубен Ридо, 1 сентября 2023 г., Природные коммуникации.
doi: 10.1038/s41467-023-41027-s