Afrika savanında yürüdüğünüzü hayal edin. Birdenbire, büyük bir sarı nesneyi kısmen engelleyen hareketli bir kovan fark ettiniz. Bu sınırlı bilgiden, tehlikede olup olmadığınızı bulmanız ve nasıl tepki vereceğinize karar vermeniz gerekir. Kuru ot yığını mı? Ya da aç bir aslan?

Bu gibi durumlarda, beyinlerimiz, saniyelik kararlar almak için karmaşık ve belirsiz görsel bilgiler kullanmalıdır. Gördüklerimize dayanarak aldığımız çıkarımlar ve müteakip kararlar, bir tehdide uygun şekilde cevap vermek ve bir aslanın bir sonraki yemeği olmak arasındaki fark olabilir.

Geleneksel olarak, sinirbilimciler görsel bilgi işlemeyi birbiri ardına gerçekleşen bir olaylar zinciri olarak düşünerek uzay ve zaman içinde değişen giriş sinyalini (gözlerden) filtrelemişlerdir. Ancak daha yakın zamanda, süreci daha dinamik ve etkileşimli olarak düşünmeye başladık. Görsel sistem aldığı duyusal bilgilerdeki belirsizliği çözmeye çalıştığında, ne olduğu hakkında bilinçli tahminler yapmak için hem önceki bilgileri hem de mevcut kanıtları kullanır.

Görsel sistem: gözlerden çok daha fazlası

Gözler elbette etrafımızda olanları nasıl gördüğümüz için çok önemlidir. Ancak yoğun olarak çalışılan insan görsel sisteminin büyük kısmı beynin içinde yatar.

Gözlerinizin arkasındaki retinalar, çevrede ışığı algılayan ve yanıt veren fotoreseptörleri içerir. Bu fotoreseptörler, sırasıyla, beyninizin görsel korteksine, kafanızın arkasında bulunan bilgiyi ileten nöronları aktive eder. Görsel korteks daha sonra ham verileri işler, böylece gözlere orijinal girdiyi temel alarak nasıl cevap verileceği ve nasıl davranılacağı hakkında kararlar alabiliriz.

Görsel korteks, anatomik ve fonksiyonel bir hiyerarşide düzenlenir. Her aşama, hem mikroskobik anatomisi hem de fonksiyonel rolü ve fizyolojisi açısından birbirinden farklıdır - yani nöronların farklı uyaranlara nasıl tepki verdikleri.

Geleneksel olarak, araştırmacılar bu hiyerarşinin bilgileri aşama aşama sırayla aşağıdan yukarıya süzdüğünü düşünüyorlardı. Görsel beynin her işlem seviyesinin, alt seviyelerden aldığı görsel sinyalin daha rafine bir formundan yukarı geçtiğine inandılar. Örneğin, hiyerarşinin bir aşamasında, daha sonra şekiller ve nesneler için sınırlar oluşturmak amacıyla sahneden yüksek kontrastlı kenarlar çıkarılır.

Orijinal düşünce, en sonunda, görsel korteksin en yüksek seviyelerinin, nöron aktivitesi yapısında, daha sonra harekete geçebileceğimiz dünyanın anlamlı bir temsilini içereceğini belirtti. Fakat sinirbilimdeki birkaç yeni gelişme bu görüşü kafasına çevirdi.

Dünya - ve dolayısıyla görsel çevre - andan güne belirsizdir. Ayrıca biliyoruz birçok araştırmadan görsel beynin kapasitesinin çarpıcı şekilde sınırlı olduğunu. Beyin gibi süreçlere dayanır görsel dikkat ve görsel hafıza bu sınırlı kaynakları verimli bir şekilde kullanmasına yardımcı olmak için.

Peki beyin tam olarak belirsiz bir ortamda sınırlı bir miktarda bilgiyle etkili bir şekilde nasıl hareket eder? Cevap, bahis oranlarını ve kumar oynaması.

En iyi tahminde bulunma şansı

Beyin, çevresinde neler olup bittiğine dair bilinçli bir tahminde bulunmak için belirsiz ve değişken bilgilerin sınırlı girdilerini kullanması gerekir. Bu tahminler doğruysa, iyi kararların temelini oluşturabilir.

Bunu yapmak için, beyin esasen, sahip olduğu bilginin alt kümesi üzerinde kumar oynar. Küçük bir duyusal bilgi şeridine dayanarak, davranışsal olarak en iyi kazancı elde etmek için dünyanın ne söylediğine bahse girer.

Savanada hareketli burç örneğini düşünün. Çalı tarafından gizlenmiş bulanık, büyük sarı bir nesne görürsünüz. Bu nesne burcun hareket etmesine neden oldu mu? Sarı damla nedir? Bu bir tehdit mi?

Bu sorular, davranışlarımız açısından bundan sonra ne yapmayı seçtiğimizle ilgilidir. Sınırlı görsel bilginin (hareketli çalı, büyük sarı nesne) etkili bir şekilde kullanılması davranışsal olarak önemlidir. Sarı cismin gerçekten bir aslan veya başka bir avcı olduğunu kabul edersek, hızla ters yönde hareket etmeye karar verebiliriz.

Çıkarım, hem delile hem de akıl yürütmeye dayalı bir sonuç olarak tanımlanabilir. Bu durumda, çıkarım (bu bir aslan) hem kanıtlara (büyük sarı nesne, hareketli çalı) hem de akıl yürütmeye (aslanlar büyük ve savanda bulunur) dayanmaktadır. Sinirbilimciler düşünür bir hesaplama olarak olasılıksal çıkarım önceki bilgilerin ve mevcut kanıtların birleşimini içeren.

İki yönlü beyin bağlantıları

Son yirmi yılda yapılan nöroanatomik ve nörofizyolojik kanıtlar, görsel korteksin hiyerarşisinin çok sayıda bağlantı içerdiğini göstermiştir. aşağıdan yukarıya doğru ve aşağıdan yukarıya doğru gidiyor her seviyede. Bilgi tersine çevrilmiş bir huni içinde ilerleyen, yükseldikçe yükseldikçe rafine edilmek yerine görsel sistemin daha etkileşimli bir hiyerarşi olduğu görülüyor. Görünen o ki, dünyadaki doğal belirsizliği sürekli bir geri besleme ve ileri besleme döngüsü ile çözmek için çalışıyor. Bu izin verir kombinasyonu altüst güncel kanıt ve yukarıdan aşağıya önceki bilgi Hiyerarşinin tüm seviyelerinde.

Bağlantılı bir görsel beyni gösteren anatomik ve fizyolojik kanıtlar davranış deneyleri ile güzel bir şekilde tamamlanmaktadır. Bir dizi görsel görevde - nesneleri tanımak, alakasız nesneler arasında belirli bir nesneyi aramak ve kısaca sunulan görsel bilgileri hatırlamak - insanlar, olasılıksal çıkarım kurallarından ortaya çıkan beklentiler doğrultusunda performans sergilerler. Olasılıksal çıkarımın bu kapasitelerin altında yatan varsayımlara dayanan davranış tahminlerimiz, gerçek deneysel verilere güzel bir şekilde uyuyor.

Bilgilendirilmiş tahminler, hatayı minimize etmek

Sinirbilimciler beynin, doğal seleksiyonla algılanan ile beklenenler arasındaki eşitsizliği andan itibaren en aza indirgemek için geliştiğini ileri sürdüler. Bu tutarsızlığı en aza indirmenin, dünyadaki önceki bilgilere dayanarak gelen bilgilerin yönlerini tahmin etmek için olasılıksal çıkarım kullanması gerekir. Sinirbilimciler bu süreci seçtiler öngörücü kodlama.

Tahmini kodlama yaklaşımını destekleyen verilerin çoğu görsel sistemi incelemekle elde edilmiştir. Ancak, şimdi araştırmacılar fikri genelleştirmeye başlamak ve bunu beyindeki bilgi işlemenin diğer yönlerine uygulayın. Bu yaklaşım, modern sinirbilim için, gelecekteki ilişkilerin anlaşılması da dahil olmak üzere birçok potansiyel yön tarifi vermiştir. bireysel nöronların düşük seviye tepkileri ve yüksek seviye nöronal dinamikleri (bir elektroensefalogramda veya EEG'de kaydedilen grup etkinliği gibi).

Algı çıkarım süreci olduğu düşüncesi yeni değilmodern sinirbilim onu ​​son yıllarda canlandırdı - ve alanı dramatik bir şekilde değiştirdi. Ayrıca, yaklaşım sadece görsel bilgi için değil, tüm duyusal bilgi biçimlerinin yanı sıra karar verme, hafıza ve bilinçli düşünce gibi daha üst düzey süreçler için bilgi işlem anlayışımızı arttırmayı vaat ediyor.

Yazar hakkında

Alex Burmester, Algı ve Bellek Araştırmacısı, New York Üniversitesi

Bu yazı orijinalinde Konuşma. Okumak Orijinal makale.

İlgili Kitaplar

at InnerSelf Pazarı ve Amazon