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Une étude révèle comment le cerveau surmonte ses propres limites: Des stratégies pour compenser l'incertitude aident le cerveau à réussir des calculs mentaux difficiles

Imaginez que vous essayez d'écrire votre nom afin qu'il puisse être lu dans un miroir. Votre cerveau a toutes les informations visuelles dont vous avez besoin, et vous êtes un pro à la rédaction de votre propre nom. Encore, cette tâche est très difficile pour la plupart des gens. C'est parce qu'il exige le cerveau pour effectuer une transformation mentale que ce n'est pas familier avec: en utilisant ce qu'il voit dans le miroir pour guider avec précision votre main pour écrire vers l'arrière.

Une étude menée par MIT neuroscientifiques met en lumière la façon dont le cerveau gère les tâches cognitives, comme l'écriture miroir, qui impliquent des transformations mentales complexes. Image: Nouvelles MIT

MIT neuroscientifiques ont découvert comment le cerveau tente de compenser ses mauvaises performances dans les tâches qui nécessitent ce genre de transformation compliquée. Comme il le fait aussi dans d'autres types de situations où il a peu confiance dans ses propres jugements, le cerveau tente de surmonter ses difficultés en se basant sur les expériences précédentes.

« Si vous faites quelque chose qui nécessite une transformation mentale plus difficile, et crée donc une plus grande incertitude et une plus grande variabilité, vous comptez sur vos croyances antérieures et vous-même parti pris pour ce que vous savez comment faire bien, afin de compenser la variabilité,» Dit Mehrdad Jazayeri, Robert A. Professeur de développement de carrière de swanson Sciences de la vie, membre de l'Institut McGovern du MIT pour la recherche sur le cerveau, et l'auteur principal de l'étude.

Cette stratégie améliore effectivement la performance globale, les chercheurs rapportent dans leur étude, qui apparaît dans l'OPO. 24 issue of the journal nature Communications. Evan Remington, un Institut McGovern postdoc, est l'auteur principal du document, et assistant technique Tiffany Parks est également un auteur sur le papier.

Noisy calculs

Les neuroscientifiques ont connu depuis plusieurs décennies que le cerveau ne reproduit pas fidèlement exactement ce que les yeux voient ou ce que les oreilles entendent. Au lieu, il y a beaucoup de « bruit » - fluctuations aléatoires de l'activité électrique dans le cerveau, qui peut provenir d'incertitude ou d'ambiguïté sur ce que nous voyons ou de l'ouïe. Cette incertitude est également en jeu dans les interactions sociales, que nous essayons d'interpréter les motivations des autres, ou lors du rappel des souvenirs des événements passés.

Des recherches antérieures ont révélé de nombreuses stratégies qui aident le cerveau à compenser cette incertitude. L'utilisation d'un cadre connu comme l'intégration bayésienne, le cerveau combine plusieurs, potentiellement contradictoires des éléments d'information et les valeurs en fonction de leur fiabilité. Par exemple, si l'information donnée par deux sources, nous comptons plus sur celui que nous croyons être plus crédible.

Dans d'autres cas, tels que faire des mouvements quand on est incertain exactement comment procéder, le cerveau se fondera sur une moyenne de ses expériences passées. Par exemple, en atteignant un interrupteur dans un endroit sombre, chambre inconnue, nous allons passer notre main vers une certaine hauteur et à proximité du chambranle, où l'expérience passée, un interrupteur peut être situé.

Toutes ces stratégies ont été montré précédemment pour travailler ensemble pour accroître les biais vers un résultat particulier, ce qui rend notre performance globale meilleure car elle réduit la variabilité, Jazayeri dit.

Le bruit peut également se produire dans la conversion mentale de l'information sensorielle dans un plan moteur. Dans de nombreux cas, cela est une tâche simple dans lequel le bruit joue un rôle minime - par exemple, pour atteindre une tasse que vous pouvez voir sur votre bureau. toutefois, pour d'autres tâches, tels que l'exercice de miroir d'écriture, cette conversion est beaucoup plus compliquée.

« Votre performance sera variable, et ce n'est pas parce que vous ne savez pas où votre main est, et ce n'est pas parce que vous ne savez pas où l'image est,» Dit Jazayeri. « Elle implique une toute autre forme d'incertitude, qui doit faire avec des informations de traitement. Le fait de réaliser des transformations mentales de l'information induit clairement la variabilité « .

Ce type de conversion mentale est ce que les chercheurs ont entrepris d'explorer dans la nouvelle étude. Pour faire ça, ils ont demandé à des sujets d'effectuer trois tâches différentes. Pour chacun, ils ont comparé les performances des sujets dans une version de la tâche où la cartographie des informations sensorielles aux commandes du moteur était facile, et une version où une transformation mentale supplémentaire était nécessaire.

Dans un exemple, les chercheurs ont d'abord demandé aux participants de tracer une ligne de la même longueur en ligne ils ont été présentés, qui était toujours entre 5 et 10 centimètres. Dans la version plus difficile, ils ont été invités à dessiner une ligne 1.5 fois plus longue que la ligne d'origine.

Les résultats de cette série d'expériences, ainsi que les deux autres tâches, a montré que, dans la version nécessaire transformations mentales difficiles, les gens ont modifié leur performance à l'aide des mêmes stratégies qu'ils utilisent pour surmonter le bruit dans la perception sensorielle et d'autres domaines. Par exemple, dans la tâche de ligne de dessin, dans lequel les participants devaient tracer des lignes allant de 7.5 à 15 centimètres, en fonction de la longueur de la ligne d'origine, ils ont eu tendance à tracer des lignes qui étaient plus proches de la longueur moyenne de toutes les lignes qu'ils avaient tirées. Cela a rendu leurs réponses globalement moins variables et aussi plus précis.

« Cette régression à la moyenne est une stratégie très commune pour faire de meilleures performances lorsqu'il existe une incertitude,» Dit Jazayeri.

Réduction de bruit

Les nouveaux résultats ont amené les chercheurs à supposer que lorsque les gens sont très bons à une tâche qui nécessite le calcul complexe, le bruit deviendra plus petit et moins préjudiciable à la performance globale. C'est, les gens vont faire confiance à leurs calculs plus et cesser de compter sur des moyennes.

« Comme il devient plus facile, notre prédiction est le biais disparaîtra, parce que le calcul n'est plus un calcul bruyant,» Dit Jazayeri. « Vous croyez dans le calcul; vous savez le calcul fonctionne bien « .

Les chercheurs envisagent maintenant d'étudier plus si les préjugés des gens diminuent à mesure qu'ils apprennent à mieux réussir une tâche compliquée. In the experiments they performed for the nature Communications étude, ils ont trouvé des preuves préliminaires qui a formé des musiciens de meilleurs résultats dans une tâche qui implique la production d'intervalles de temps d'une durée déterminée.


La source: http://news.mit.ed, by Anne Trafton

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