Exagerând puţin, am putea afirma despre creierul uman că este maşina noastră personală de făcut predicţii. Globul de cristal al creierului constă dintr-un amestec de abilităţi statistice foarte abile combinate cu o tehnică specială de minimizare a surprizelor.
Creierul uman. La graniţa cu haosul (2)
Prin intermediul furtunii sale electrice de activitate, creierul are nevoie să prezică lumea înconjurătoare într-o manieră demnă de încredere, fie prin ghicirea cuvintelor care au cele mai multe şanse să apară într-o conversaţie, fie pentru a calcula dacă un spaţiu în trafic este îndeajuns de mare pentru a traversa drumul. Ce stă la baza acestei gândiri profetice?
Un răspuns ne parvine dintr-un domeniu al matematicii numit statistică bayesiană. Numită după un matematician din secolul 18, Thomas Bayes, teoria ne oferă o modalitate de calcul a probabilităţii unui eveniment viitor, bazându-ne pe ceea ce a avut loc înainte, în timp ce domeniul este actualizat în mod continuu cu noi informaţii. Timp de decenii, neurologii au speculat că creierul foloseşte acest principiu pentru a-şi ghida predicţiile asupra viitorului, dar Karl Friston de la University College London a mers cu un pas mai departe.
Friston a cercetat în mod specific modul în care creierul minimizează erorile care apar din aceste predicţii bayesiene; cu alte cuvinte, modul în care acesta evită surprizele. Realizând că el putea împrumuta instrumentele matematice ale sistemelor termodinamice, cum ar fi un motor pe aburi, pentru a descrie modul în care creierul reuşeşte acest lucru, Friston şi-a denumit teoria “principiul energiei libere”. Având în vedere că predicţia este atât de importantă pentru aproape orice este realizat de către creier, el crede că principiul ar putea oferi o lege generală pentru o mare parte, dacă nu chiar pentru toată activitatea noastră neuronală – echivalentul cerebral al lui E=mc2 în termenii eleganţei şi puterii sale descriptive.
Până în prezent, Friston şi-a folosit cu succes principiul energiei libere pentru a descrie modul în care neuronii trimit semnale înainte şi înapoi, în cortexul vizual, ca răspuns la imaginile care le parvin. El crede că teoria ar putea explica, de asemenea, unele dintre acţiunile noastre psihice. De exemplu, el a simulat mişcările oculare care se petrec atunci când receptăm imagini familiare sau imagini necunoscute, sugerând modul în care creierul construieşte o imagine cu fiecare privire a noastră pentru a-şi minimiza orice erori care ar fi apărut în percepţia sa iniţială. Într-o altă lucrare, el şi-a îndreptat atenţia către controlul delicat al braţului, atunci când dorim să apucăm un obiect, folosind principiul energiei libere pentru a descrie modul în care ne actualizăm mişcările musculare, prin combinarea semnalelor interioare din încheieturile care se rotesc cu informaţia vizuală (Biological Cybernetics, vol 102, p 227).
Alţi cercetători folosesc conceptul pentru a explica unele din cele mai uimitoare comportamente ale creierului. Dirk de Ridder de la Şcoala de Medicină Dunedin din cadrul Universităţii Otago, Noua Zeelandă, a folosit de pildă principiul pentru a explica durerile şi sunetele fantomă experimentate de oamenii care suferă de insuficienţă senzorială. El sugerează că acestea apar ca urmare a proceselor neurologice activate atunci când creierul încearcă să prezică aproape cu sălbăticie evenimente viitoare, atunci când există puţine informaţii care îl pot ajuta să-şi ghideze predicţiile (Neuroscience and Biobehavioural Reviews, doi.org/j9q).
Friston arată faptul că abilitatea creierului de a-şi actualiza gândurile şi de a realiza predicţii asupra lumii depinde de un sistem reglat foarte fin. “Semnalele din creier se descompun”, spune el, iar dacă descompunerea este prea rapidă, o ipoteză importantă ar putea dispărea până la momentul în care creierul realizează următoarea sa observaţie şi generează o nouă predicţie. “Din acest motiv, principiul energiei libere se bazează pe abilitatea creierului de a sta în 'starea critică' de pe marginea haosului. Starea critică este aproape un dat obligatoriu al creierului bayesian”, spune Friston.
Creierul uman. Lupta pentru prim-plan (4)
Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului Mind maths: Your personal prediction machine, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.
Traducere: Alexandru Huţupanu