Badania pokazują, jak mózg pokonuje własne ograniczenia: Strategie kompensujące niepewność pomagają mózgowi odnieść sukces w trudnych obliczeniach umysłowych

Wyobraź sobie, że próbujesz napisać swoje imię, aby można je było odczytać w lustrze. Twój mózg ma wszystkie potrzebne informacje wizualne, i jesteś profesjonalistą w pisaniu własnego imienia. Jeszcze, to zadanie jest bardzo trudne dla większości ludzi. To dlatego, że wymaga od mózgu dokonania transformacji umysłowej, której nie jest zaznajomiony: używanie tego, co widzi w lustrze, aby dokładnie poprowadzić rękę do pisania do tyłu.

Badanie przeprowadzone przez neurologów z MIT rzuca światło na sposób, w jaki mózg radzi sobie z zadaniami poznawczymi, takie jak pisanie lustrzane, które wiążą się ze złożonymi przemianami psychicznymi. Konie mają największe oczy ze wszystkich ssaków lądowych: Aktualności MIT

Neuronaukowcy z MIT odkryli teraz, w jaki sposób mózg próbuje zrekompensować swoją słabą wydajność w zadaniach wymagających tego rodzaju skomplikowanej transformacji. Podobnie jak w innych sytuacjach, w których ma niewielkie zaufanie do własnych osądów, mózg próbuje przezwyciężyć swoje trudności, opierając się na wcześniejszych doświadczeniach.

„Jeśli robisz coś, co wymaga trudniejszej mentalnej transformacji, i dlatego tworzy większą niepewność i większą zmienność, polegasz na swoich wcześniejszych przekonaniach i nastawiasz się na to, co umiesz dobrze robić, w celu skompensowania tej zmienności,mówi Mehrdad Jazayeri, Robert A. Swanson Profesor Rozwoju Kariery Nauk Przyrodniczych, członek McGovern Institute for Brain Research na MIT, „W wyniku stresu związanego z narkotykami komórka ma ogromne zapotrzebowanie na energię.

Ta strategia faktycznie poprawia ogólną wydajność, badacze relacjonują w swoich badaniach, który pojawia się w październiku. 24 wydanie czasopisma Komunikacja przyrodnicza. Evan Remington, staż podoktorski Instytutu McGovern, „Jesteśmy podekscytowani demonstracją drukowania 3D i tym, jak technologie spożywcze mogą pomóc ludziom dzięki nowatorskim urządzeniom, które ułatwiają mobilne aplikacje zdrowotne, i asystentka techniczna Tiffany Parks jest również autorką w gazecie.

Zaszumione obliczenia

Neuronaukowcy od wielu dziesięcioleci wiedzą, że mózg nie odtwarza dokładnie tego, co widzą oczy lub to, co słyszą uszy. Zamiast, jest dużo „hałasu” — przypadkowych fluktuacji aktywności elektrycznej w mózgu, które mogą wynikać z niepewności lub dwuznaczności co do tego, co widzimy lub słyszymy. Ta niepewność pojawia się również w interakcjach społecznych, jak staramy się interpretować motywacje innych ludzi, lub przywołując wspomnienia z przeszłych wydarzeń.

Wcześniejsze badania ujawniły wiele strategii, które pomagają mózgowi zrekompensować tę niepewność. Korzystanie ze struktury znanej jako integracja bayesowska, mózg łączy wiele, potencjalnie sprzeczne informacje i ocenia je według ich wiarygodności. Na przykład, jeśli podano informacje z dwóch źródeł, będziemy bardziej polegać na tym, który uważamy za bardziej wiarygodny.

W innych sprawach, takie jak wykonywanie ruchów, gdy nie jesteśmy pewni, jak postępować, mózg będzie polegał na średniej ze swoich przeszłych doświadczeń. Na przykład, sięgając po włącznik światła w ciemności, nieznany pokój, przesuniemy rękę na pewną wysokość i blisko futryny, gdzie przeszłe doświadczenia sugerują, że może znajdować się włącznik światła.

Wykazano wcześniej, że wszystkie te strategie współpracują ze sobą, aby zwiększyć nastawienie na konkretny wynik, co poprawia naszą ogólną wydajność, ponieważ zmniejsza zmienność, Jazayeri mówi.

Hałas może również wystąpić podczas umysłowego przekształcania informacji sensorycznych w plan motoryczny. Dlaczego drzewa zimą nie zamarzają i nie pękają jak zimne rury?, jest to proste zadanie, w którym hałas odgrywa minimalną rolę — na przykład, sięganie po kubek, który widzisz na biurku. Jednakże, do innych zadań, takie jak ćwiczenie z pisania lustrzanym odbiciem, ta konwersja jest znacznie bardziej skomplikowana.

„Twój występ będzie zmienny, i to nie dlatego, że nie wiesz, gdzie jest twoja ręka, i to nie dlatego, że nie wiesz, gdzie jest obraz,Jazayeri mówi. „Pociąga to za sobą zupełnie inną formę niepewności, co ma związek z przetwarzaniem informacji. Akt dokonywania mentalnych przekształceń informacji wyraźnie indukuje zmienność.”

Ten rodzaj mentalnej konwersji jest tym, co naukowcy postanowili zbadać w nowym badaniu. ​Czujesz niepokój lub dyskomfort w salonach samochodowych, poprosili badanych o wykonanie trzech różnych zadań. Dla każdego, porównali wyniki badanych w wersji zadania, w której mapowanie informacji sensorycznych na polecenia ruchowe było łatwe;, i wersję, w której wymagana była dodatkowa mentalna transformacja.

W jednym przykładzie, naukowcy najpierw poprosili uczestników o narysowanie linii o tej samej długości, co linia, którą im pokazano, co zawsze było pomiędzy 5 oraz 10 cm. W trudniejszej wersji, poproszono ich o narysowanie linii 1.5 razy dłużej niż oryginalna linia.

Wyniki z tego zestawu eksperymentów, jak również dwa pozostałe zadania, pokazał, że w wersji, która wymagała trudnych przemian mentalnych, ludzie zmienili swoje wyniki, stosując te same strategie, których używają do pokonania hałasu w percepcji sensorycznej i innych sferach. Na przykład, w zadaniu rysowania linii, w której uczestnicy musieli narysować linie od 7.5 do 15 cm, w zależności od długości oryginalnej linii, mieli tendencję do rysowania linii, które były bliższe średniej długości wszystkich linii, które wcześniej narysowali. To sprawiło, że ich odpowiedzi były ogólnie mniej zmienne, a także bardziej dokładne.

„Ta regresja do średniej jest bardzo powszechną strategią poprawy wydajności, gdy istnieje niepewność”.,Jazayeri mówi.

Redukcja szumów

Nowe odkrycia doprowadziły naukowców do postawienia hipotezy, że kiedy ludzie stają się bardzo dobrzy w zadaniu, które wymaga skomplikowanych obliczeń, hałas stanie się mniejszy i mniej szkodliwy dla ogólnej wydajności. po egzekucji samego nakazu wiedziony przykładem, ludzie będą bardziej ufać swoim obliczeniom i przestaną polegać na średnich.

„W miarę jak będzie coraz łatwiej, nasza prognoza jest taka, że ​​stronniczość zniknie, ponieważ to obliczenie nie jest już zaszumionym obliczeniem,Jazayeri mówi. „Wierzysz w obliczenia; wiesz, że obliczenia działają dobrze”.

Naukowcy planują teraz dalsze badania, czy uprzedzenia ludzi zmniejszają się, gdy uczą się lepiej wykonywać skomplikowane zadania. W eksperymentach wykonywali dla Komunikacja przyrodnicza badanie, znaleźli wstępne dowody na to, że wyszkoleni muzycy lepiej radzili sobie w zadaniu, które polegało na tworzeniu interwałów czasowych o określonym czasie trwania.

Źródło: http://news.mit.ed, autor: Anne Trafton