Биологичен шедьовър – Еволюцията накара човешките мозъци да се държат като суперкомпютри

Учените са открили, че човешкият мозък по своята същност използва байесови изводи, статистически метод, който комбинира предишни знания с нови доказателства, за да интерпретира визуални стимули. Това изследване предполага, че разбирането на този механизъм може да даде напредък в области като изкуствения интелект и клиничната невронаука.

Учените вече разполагат с математически модел, който точно отразява начина, по който човешкият мозък интерпретира визуални данни.

Изследователите подчертаха, че човешкият мозък е естествено оборудван да извършва усъвършенствани изчисления, подобно на всеки мощен компютър, за да разбере света чрез процес, известен като байесов извод.

В скорошно проучване, публикувано в Nature Communicationsизследователи от Университет на СидниУниверситетът на Куинсланд и Университетът на Кеймбридж са разработили цялостен математически модел, който включва всички компоненти, необходими за извършване на байесов извод.

Д-р Робин Ридо. Кредит: Робин Ридо

Байесовото заключение е статистически метод, който съчетава предишни знания с нови доказателства, за да направи интелигентно предположение. Например, ако знаете как изглежда куче и видите космато животно с четири крака, може да използвате предишните си познания, за да познаете, че това е куче.

Тази присъща способност позволява на хората да интерпретират околната среда с изключителна точност и бързина, за разлика от машините, които могат да бъдат надхитрени с прости мерки за сигурност CAPTCHA, когато бъдат помолени да идентифицират пожарни хидранти в панел с изображения.

„Въпреки концептуалната привлекателност и обяснителната сила на Байесовия подход, как мозъкът изчислява вероятностите е до голяма степен мистериозно“, каза водещият изследовател д-р Робин Ридо от Факултета по психология на Университета в Сидни.

„Нашето ново проучване хвърля светлина върху този пъзел. Ние открихме, че инфраструктурата и връзките във визуалната система на нашия мозък са настроени по начин, който му позволява да прави байесови изводи върху сензорните данни, които получава.

„Това, което прави това откритие важно, е потвърждението, че нашите мозъци имат присъщ дизайн, който позволява тази усъвършенствана форма на обработка, което ни позволява да интерпретираме по-ефективно заобикалящата ни среда.“

Резултатите от проучването не само потвърждават съществуващите теории за използването на Байесови изводи от мозъка, но отварят вратите за нови изследвания и иновации, където естествената способност на мозъка за Байесови заключения може да се използва за практически приложения, които са от полза за обществото.

„Нашето изследване, макар и основно фокусирано върху визуалното възприятие, има по-широки последици в спектъра на неврологията и психологията“, каза д-р Ридо.

„Чрез разбирането на основните механизми, които мозъкът използва, за да обработва и интерпретира сензорни данни, можем да проправим пътя за напредък в области, вариращи от изкуствения интелект, където имитирането на мозъчни функции може да революционизира… Машинно обучениекъм клиничната невронаука и вероятно ще предостави нови стратегии за бъдещи терапевтични интервенции.

Изследователският екип, ръководен от д-р Уилям Харисън, направи това откритие, като записа мозъчната активност на доброволци, докато те пасивно гледаха предавания, които бяха предназначени да предизвикат специфични невронни сигнали, свързани с визуалната обработка. След това те създадоха математически модели, за да сравнят набор от конкуриращи се хипотези за това как човешкият мозък възприема зрението.

Справка: „Невронната настройка създава предварителни очаквания в човешката зрителна система“ от Уилям Дж. Харисън, Пол М. Бейс и Рубен Ридо, 1 септември 2023 г. Nature Communications.
doi: 10.1038/s41467-023-41027-s