Sasvim novo viđenje načina na koji naš mozak koristi kategorije da bi razumeo svet

Nova studija pod nazivom „Kategorizacija je ugrađena u mozak“ dovodi u pitanje tradicionalno shvatanje kako mozak koristi svoju sposobnost kategorizacije.

Naučnici sa Severoistočnog univerziteta i iz Masačusetskog instituta za tehnologiju tvrde da je kategorizacija deo prediktivnog procesa koji mozak koristi radi efikasnog zadovoljavanja telesnih potreba u brzom, inače nesavladivom senzornom svetu. Njihov rad dovodi u pitanje višedecenijsku dogmu o tome kako i zašto mozak redukuje ono što vidi, čuje, oseća putem mirisa, ukusa i dodira.

Preporučujemo

Kategorije su grupe stvari koje su dovoljno slične da se mogu smatrati funkcionalno ekvivalentnim. Prirodno ćete doživeti čupavu, četvoronožnu životinju koja laje kao „psa“. Prema klasičnom shvatanju kognicije, vaš mozak dolazi do te kategorizacije tako što mnoštvo osnovnih senzornih osobina psa — oblik, veličinu, zvukove, ponašanje — upoređuje sa nekim prototipom „psa“ koji se nalazi u vašoj memoriji.

Umesto toga, u novoj studiji se kaže da je vaš mozak pripremljen za senzorne obrasce sa predikcijama planova motornih akcija koji će najverovatnije ostvariti potrebe i ciljeve koje imate u datom trenutku. Ti prediktivni signali se mogu opisati kao trenutna kategorija koju mozak konstruiše da bi oblikovao obradu senzornih signala. Od samog početka, dolazni senzorni signali se kompresuju i apstrahuju u kategoriju kako bi se efikasno odabrao najbolji predviđeni plan. Ako ste na nepoznatoj teritoriji, vaš mozak bi mogao konstruisati kategoriju „pas“ sa ciljem izbegavanja ugriza: polako se povuci dok govoriš „dobra kuca“. Ako ste u svom susedstvu i naiđete na poznatog psa, vaš mozak bi mogao konstruisati kategoriju tako da čučnete i pomazite psa.

U oba slučaja, kategorija „pas“ nastaje u kontekstu vaših potreba i vaše predikcije iz menija naučenih planova akcije za slične situacije, a ne iz neke intelektualne vežbe neutralne obrade senzornih unosa, upoređivanja sa fiksnim prototipom i zatim planiranja. Da mozak zaista radi na taj način, bili biste u lošem položaju kad bi nepoznati pas jurnuo na vas.

„Jedna od glavnih stvari koje vaš mozak mora da radi jeste da predviđa svet. Potrebno je nekoliko stotina milisekundi da se obrade stvari, a u međuvremenu svet ide dalje. Vaš mozak mora da anticipira stvari“, kažu naučnici.

Najpragmatičniji i najefikasniji način da se preživi i napreduje u takvom svetu jeste da vaše potrebe i potencijalni planovi budu spremni za senzornu situaciju. Ako su vaše predikcije tačne, pripremljeni ste na vreme. Ako su pogrešne, prilagođavate se i učite iz toga.

Model mozga „stimulus, kognicija, reakcija“ je pogrešan. Mozak se priprema za reakciju, a zatim percipira stimulus. Mozak nije reaktivan, već je prediktivan. Planiranje akcije dolazi prvo. Percepcija dolazi druga, kao funkcija plana akcije, kažu naučnici.

Anatomski i funkcionalni dokazi

Provokativna teorija je zasnovana na mnoštvu dokaza o mozgu iz aspekta anatomije, elektrofiziologije i skeniranja. Navode se brojni eksperimentalni rezultati koji pokazuju kako je mozak strukturiran da emituje sećanja radi kreiranja motornih planova koji teku nazad prema signalima sa senzornih površina tela, aktivno ih redukujući i oblikujući kako bi im dali značenje.

„Sposobnost kreiranja sličnosti iz razlika — apstrahovanja — ugrađena je u arhitekturu nervnog sistema i to možete videti posmatrajući šta je sa čim povezano, kao i tok signala“, kažu naučnici.

Na primer, dok signali idu „napred“ sa senzornih površina (kao što je retina), do regiona cerebralnog korteksa koji su fokusirani na senzornu obradu (kao što je vizuelni korteks), prema oblastima koje su važne za izvršnu kontrolu (prefrontalni korteks) i kontrolu tela (limbički korteks), informacije prelaze sa mnogobrojnih malih, jedva povezanih neurona na malobrojnije, veće i bolje povezane neurone. Takva arhitektura kompresuje senzorne detalje u sve apstraktnije predstave koje grupišu mnoge različite odlike u manje grupe sličnih odlika i tako pomaže u izboru predviđenog plana akcije iz šire kategorije koja je već tamo.

„Vaš mozak je veliki levak koji prima spoljni svet i pretvara ga u izlazni rezultat“, kažu autori.

Štaviše, anatomski dokazi pokazuju da neuroni u korteksu održavaju mnogo više veza radi povratnih informacija iz memorije radi kontrole senzornih regiona, a ne za slanje senzornih informacija napred. Drugim rečima, mozak je izgrađen da koristi memoriju kako bi filtrirao dolazne senzorne signale, što je u skladu sa nametanjem potreba i ciljeva onome što bi inače bila bujica slika, zvukova i drugih senzacija.

Još jedna linija dokaza su brojne studije koje pokazuju da na nivou široke mreže protoka informacija u korteksu mozak koristi beta talase koji nose informacije o ciljevima i planovima da ograniči ekspresiju gama talasa, koji nose informacije o specifičnim senzornim inputima.

Konačno, dominacija „povratnih“ signala u kortikalnoj arhitekturi dozvoljava mogućnost da senzorni signali dobiju značenje u smislu predviđenih planova. Kad su ovi planovi pogrešni, rezultirajuće iznenađenje može biti integrisano za buduću upotrebu – što je u nauci poznato kao učenje.

Implikacije za mišljenje i bolesti

Ovo potpuno menja ideju kategorizacije, pomerajući je od intelektualne veštine do fundamentalne funkcije za prediktivno zadovoljavanje telesnih potreba („alostaza“).

„Kategorija možda nije predstava koju životinja ima, već događaj obrade signala koji životinja izvodi, prediktivno, da bi ograničila značenje visokodimenzionalnog skupa signala u određenoj situaciji“, kažu autori. „Kategorizacija čini ove signale smislenim — sličnim jedan drugom i prošlim alostatskim događajima — u smislu nekog cilja ili funkcije“.

Ljudi imaju relativno ogromnu arhitekturu nervne mreže za obavljanje ovih pragmatičnih apstrakcija i stoga mogu da proizvode kategorizacije koje deluju metaforički (npr. funkcionalna sličnost između „penjanja na korporativnoj lestvici“ i penjanja na bukvalno fizičkoj lestvici).

Međutim, ovi procesi takođe mogu krenuti pogrešnim putem prilikom bolesti. Depresija se može posmatrati kao poremećaj u kom mozak nameće preširoke kategorije, kao što su „pretnja“ ili „kritika“ na senzorne epizode koje ne moraju biti tako percipirane. Nasuprot tome, autizam se može manifestovati odlikama neadekvatne kompresije dolaznih senzornih signala, nedovoljnom generalizacijom da bi se prepoznalo kad je situacija dovoljno slična prethodnoj radi izbora odgovarajućeg plana.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)