Невролог из США Девид Хигер (David Heeger) предложил новую конструкцию, чтобы объяснить, как мозг делает предсказания. По его мнению, предсказание может быть главным принципом функционирования коры головного мозга, наряду с умозаключением, роль которого науке уже известна. Результаты исследования опубликованы в PNAS.
«Давно известно, что мозг делает нечто вроде умозаключений, сочетая чувственную информацию с ожиданиями. Эти ожидания могут быть основаны на текущем контексте, на воспоминаниях или быть предсказаниями, формулируемыми в текущем времени. Новая теория сочетает все вместе и формализует это математически», — цитирует пресс-служба Хигера, профессора центра нейронаук в Нью-Йоркском университете.
Ученые предполагали, что мозг делает предсказания примерно как метеорологи, опирающиеся на модели и прошлую информацию о погоде. Но как именно это происходит, не знали. Теории работы мозга и нейросетей, используемые в искусственном интеллекте (ИИ), применяют иерархическую структуру: получаемая информация от органов чувств «входит» в мозг и далее все более абстрактные представления вычисляются по иерархии.
В целом, теория Хигера сочетает вывод с предсказанием. Нейросеть мозга может работать в упредительной манере — от сенсорного входа к абстрактному представлению, что похоже на нейронные сети ИИ. Теория Хигера может работать в модели обратной связи, чтобы генерировать чувственное предсказание из абстрактных предсказаний (например, когда мы вздрагиваем заранее, хотя еще ничего не ощутили). Теория также может работать в модели, которая сочетает оба подхода, когда умозаключения сочетают сенсорный ввод с предсказаниями.
Теория Хигера также отводит роль шуму или изменению нейронной активности, чтобы исследовать разные возможные интерпретации, даже в случае, когда чувственный вход и предсказания одинаковые.
«Этот шумовой процесс исследования может быть нервным базисом креативности», — сказал Хигер. Гипотетически, по его мнению, нейромодуляторы (например ацетилхолин) изменяют состояние мозга, чтобы контролировать, какой режим — только упреждения, только обратной связи или их комбинация — работает в данный момент.
Объем шума, который определяется объемом получаемых данных, контролируется нейромодуляторами типа норадреналина и осцилляциями активности мозга. Теория, которая использует модель, встроенную в нейронную сеть, чтобы предсказать и изучить в течение долгого времени, обещает прогресс в сферах нейронаук и ИИ. Одна из таких областей — определение факторов, вызывающих расстройства аутистического спектра.
