Исследователи продемонстрировали, что человеческий мозг запрограммирован на выполнение сложных вычислений, подобно высокопроизводительным компьютерам, для понимания мира посредством процессов байесовского вывода. Теперь у ученых есть математическая модель, которая точно отражает то, как человеческий мозг интерпретирует визуальные данные.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, исследователи из Университета Сиднея, Университета Квинсленда и Кембриджского университета разработали комплексную математическую модель, которая содержит все необходимые компоненты для выполнения байесовского вывода.
Байесовский вывод — это статистический метод, который объединяет предварительные знания с новыми данными для построения разумных предположений. 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 победить с помощью простой меры безопасности CAPTCHA, когда им будет предложено идентифицировать пожарный гидрант на панели изображений.
«Несмотря на концептуальную привлекательность и объяснительную силу байесовских методов, то, как мозг вычисляет вероятности, во многом загадочно», — сказал доктор Рубен Ридо из Школы психологии Сиднейского университета, старший научный сотрудник исследования.
«Наше новое исследование проливает свет на эту загадку. Мы обнаружили, что базовая структура и связи в зрительной системе нашего мозга установлены таким образом, что позволяют делать байесовские выводы о получаемых нами сенсорных данных. Это открытие важно, поскольку подтверждает, что наш мозг по своей природе предназначен для этой продвинутой формы обработки, позволяющей нам более эффективно интерпретировать окружающее».
Результаты исследования не только подтверждают существующие теории об использовании мозгом байесовских рассуждений, но также открывают двери для новых исследований и инноваций, которые могли бы использовать естественную способность мозга к байесовскому рассуждению для практических применений, приносящих пользу обществу.
«Наше исследование, хотя и сосредоточено в первую очередь на визуальном восприятии, имеет более широкое применение в области нейробиологии и психологии», — сказал доктор Ридо. «Понимая фундаментальные механизмы, которые мозг использует для обработки и интерпретации сенсорных данных, мы можем проложить путь к прогрессу в самых разных областях: от искусственного интеллекта, где имитация таких функций мозга может произвести революцию в машинном обучении, до клинической неврологии, которая может предоставить новые стратегии для будущих терапевтических вмешательств».
Исследовательская группа под руководством доктора Уильяма Харрисона сделала открытие, записывая мозговую активность добровольцев, пока они пассивно просматривали мониторы, которые были тщательно разработаны для выявления определенных нейронных сигналов, связанных с обработкой визуальных данных. Затем они разработали математические модели для сравнения ряда конкурирующих гипотез о том, как человеческий мозг воспринимает зрение.