Lo studio rivela come il cervello supera i propri limiti: Le strategie per compensare l'incertezza aiutano il cervello a riuscire nei calcoli mentali difficili

Immagina di provare a scrivere il tuo nome in modo che possa essere letto in uno specchio. Il tuo cervello ha tutte le informazioni visive di cui hai bisogno, e sei un professionista nello scrivere il tuo nome. Ancora, questo compito è molto difficile per la maggior parte delle persone. Questo perché richiede al cervello di eseguire una trasformazione mentale con cui non ha familiarità: usando ciò che vede nello specchio per guidare con precisione la tua mano a scrivere all'indietro.

Uno studio dei neuroscienziati del MIT fa luce su come il cervello gestisce i compiti cognitivi, come la scrittura speculare, che comportano complesse trasformazioni mentali. Immagine: notizie del MIT

I neuroscienziati del MIT hanno ora scoperto come il cervello cerca di compensare le sue scarse prestazioni in compiti che richiedono questo tipo di complicata trasformazione. Come fa anche in altri tipi di situazioni in cui ha poca fiducia nei propri giudizi, il cervello tenta di superare le sue difficoltà facendo affidamento su esperienze precedenti.

“Se stai facendo qualcosa che richiede una trasformazione mentale più dura, e quindi crea più incertezza e più variabilità, ti affidi alle tue convinzioni precedenti e ti prediligi verso ciò che sai fare bene, per compensare tale variabilità,dice Mehrdad Jazayeri, il Robert A. Swanson Professore di scienze della vita per lo sviluppo professionale, un membro del McGovern Institute for Brain Research del MIT, e l'autore senior dello studio.

Questa strategia migliora effettivamente le prestazioni complessive, i ricercatori riferiscono nel loro studio, che compare nell'ottobre. 24 e ha mostrato le scoperte su come incoraggiare gli agricoltori a utilizzare il pacciame di plastica biodegradabile Comunicazioni sulla natura. Evan Remington, un post-dottorato del McGovern Institute, è l'autore principale del documento, e l'assistente tecnico Tiffany Parks è anche un'autrice del giornale.

Calcoli rumorosi

I neuroscienziati sanno da molti decenni che il cervello non riproduce fedelmente esattamente ciò che vedono gli occhi o ciò che sentono le orecchie. Anziché, c'è molto "rumore" - fluttuazioni casuali dell'attività elettrica nel cervello, che può derivare da incertezza o ambiguità su ciò che stiamo vedendo o ascoltando. Questa incertezza entra in gioco anche nelle interazioni sociali, mentre cerchiamo di interpretare le motivazioni di altre persone, o quando si ricordano ricordi di eventi passati.

Ricerche precedenti hanno rivelato molte strategie che aiutano il cervello a compensare questa incertezza. Utilizzando un framework noto come integrazione bayesiana, il cervello combina molteplici, informazioni potenzialmente contrastanti e le valuta in base alla loro affidabilità. Per esempio, se fornite informazioni da due fonti, faremo più affidamento su quello che riteniamo più credibile.

In altri casi, come fare movimenti quando non siamo sicuri di come procedere, il cervello farà affidamento su una media delle sue esperienze passate. Per esempio, quando si raggiunge un interruttore della luce al buio, stanza sconosciuta, sposteremo la mano verso una certa altezza e vicino allo stipite, dove l'esperienza passata suggerisce che potrebbe essere posizionato un interruttore della luce.

È stato precedentemente dimostrato che tutte queste strategie lavorano insieme per aumentare la distorsione verso un risultato particolare, il che migliora le nostre prestazioni complessive perché riduce la variabilità, dice Jazayer.

Il rumore può verificarsi anche nella conversione mentale di informazioni sensoriali in un piano motorio. In molti casi, questo è un compito semplice in cui il rumore gioca un ruolo minimo, ad esempio, cercando una tazza che puoi vedere sulla tua scrivania. tuttavia, per altri compiti, come l'esercizio di scrittura speculare, questa conversione è molto più complicata.

“La tua performance sarà variabile, e non è perché non sai dove sia la tua mano, e non è perché non sai dove sia l'immagine,dice Jazayer. “Si tratta di una forma di incertezza completamente diversa, che ha a che fare con il trattamento delle informazioni. L'atto di eseguire trasformazioni mentali delle informazioni induce chiaramente variabilità.

Quel tipo di conversione mentale è ciò che i ricercatori hanno deciso di esplorare nel nuovo studio. Van Vliet e i suoi colleghi SMART hanno dimostrato di poter selezionare le MSC con uno speciale dispositivo microfluidico in grado di identificare il, hanno chiesto ai soggetti di svolgere tre diversi compiti. Per ognuno, hanno confrontato le prestazioni dei soggetti in una versione del compito in cui mappare le informazioni sensoriali ai comandi motori era facile, e una versione in cui era richiesta una trasformazione mentale extra.

In un esempio, i ricercatori hanno prima chiesto ai partecipanti di tracciare una linea della stessa lunghezza di una linea che gli era stata mostrata, che era sempre in mezzo 5 e 10 centimetri. Nella versione più difficile, è stato chiesto loro di tracciare una linea 1.5 volte più lungo della linea originale.

I risultati di questa serie di esperimenti, così come gli altri due compiti, lo ha mostrato nella versione che richiedeva trasformazioni mentali difficili, le persone hanno alterato le loro prestazioni usando le stesse strategie che usano per superare il rumore nella percezione sensoriale e in altri regni. Per esempio, nel compito di tracciare le linee, in cui i partecipanti hanno dovuto tracciare linee che vanno da 7.5 a 15 centimetri, a seconda della lunghezza della linea originale, tendevano a disegnare linee più vicine alla lunghezza media di tutte le linee che avevano disegnato in precedenza. Ciò ha reso le loro risposte nel complesso meno variabili e anche più accurate.

“Questa regressione alla media è una strategia molto comune per migliorare le prestazioni in caso di incertezza,dice Jazayer.

Riduzione del rumore

Le nuove scoperte hanno portato i ricercatori a ipotizzare che quando le persone diventano molto brave in un compito che richiede un calcolo complesso, il rumore diventerà più piccolo e meno dannoso per le prestazioni complessive. Questo è, le persone si fideranno maggiormente dei loro calcoli e smetteranno di fare affidamento sulle medie.

“Man mano che diventa più facile, la nostra previsione è che il pregiudizio andrà via, perché quel calcolo non è più un calcolo rumoroso,dice Jazayer. “Tu credi nel calcolo; sai che il calcolo funziona bene.

I ricercatori ora intendono studiare ulteriormente se i pregiudizi delle persone diminuiscono man mano che imparano a svolgere meglio un compito complicato. Negli esperimenti che hanno eseguito per il Comunicazioni sulla natura studia, hanno trovato alcune prove preliminari che i musicisti addestrati si sono comportati meglio in un compito che prevedeva la produzione di intervalli di tempo di una durata specifica.

fonte: http://news.mit.ed, di Anne Trafton