Когда человек идет по улице и видит собаку, классическая когнитивная наука объясняет это так: сетчатка улавливает форму, размер, движения, затем мозг сравнивает эти сырые данные с хранящимся в памяти эталоном «собака» и через сотни миллисекунд выдает решение — погладить или обойти стороной.
Ученые из Северо-Восточного и Массачусетского технологического университетов (США) утверждают, что модель «стимул — познание — реакция» ошибочна.
По мнению исследователей, прежде чем получить сигнал от органов чувств, мозг уже готовит моторные планы действий, исходя из текущих потребностей и прошлого опыта. Эти предсказания и формируют категорию «здесь и сейчас» — временную, ситуативную, сконструированную для конкретной цели.
Если вы в незнакомом районе, ваш мозг сконструирует категорию «опасная собака» и подготовит план «медленно отступать». Если вы у себя во дворе, та же собака попадет в категорию «милый песик», и план будет «присесть и погладить».
Авторы подкрепляют свою теорию анатомическими и физиологическими данными. В коре головного мозга нисходящих связей от памяти к сенсорным областям гораздо больше, чем восходящих. До 90% синапсов в зрительной коре — обратные. Это значит, что мозг по своей структуре предназначен для того, чтобы использовать память и ожидания для фильтрации входящих сигналов, а не для нейтрального пропускания «сырых данных» снизу вверх.
Более того, на уровне широких нейронных сетей бета-волны, несущие информацию о целях и планах, ограничивают экспрессию гамма-волн, которые кодируют конкретные сенсорные данные. Категория возникает, когда сенсорный шум сжимается до абстрактного сигнала, достаточного для выбора наилучшего предсказанного плана действия. Если предсказание оказалось неверным, мозг фиксирует ошибку — именно это, замечают авторы, в науке называется обучением.
Новая модель помогает объяснить, что происходит при некоторых расстройствах. Депрессию можно рассматривать как состояние, в котором мозг навязывает чрезмерно широкие категории, например, «угроза» или «критика» — ситуациям, которые не обязательно должны восприниматься таким образом. Аутизм, напротив, может проявляться в недостаточном сжатии сенсорных сигналов: мозг не обобщает достаточно, чтобы распознать, что новая ситуация похожа на прошлую, и выбрать адекватный план.
Пересмотр категоризации сдвигает ее из области «высших интеллектуальных навыков» в фундаментальные процессы поддержания жизни. Мозг — это не компьютер, который сначала обрабатывает входящие данные, а потом решает, что делать. Это устройство, которое постоянно предсказывает будущее, готовит ответ и только затем корректирует свои предсказания на основе того, что действительно происходит. Категория — не репрезентация, которую «имеет» животное, а событие обработки сигнала, которое животное «совершает», чтобы ограничить смысл многомерного сенсорного потока в конкретной ситуации. Выводы исследователей опубликованы в научном журнале Nature Reviews Neuroscience.
Ранее Наука Mail рассказывала, как мозг фильтрует воспоминания во сне.
