Kada životinja primeti figuru koja joj se približava, mora brzo da odredi šta je to. U prirodi, konkurencija i preživljavanje nalažu da je bolje razmišljati brzo – to jest, da mozak daje prednost brzini obrade u odnosu na tačnost. Nova studija pokazuje da je ovaj princip preživljavanja možda već povezan sa načinom na koji mozak obrađuje senzorne informacije.
Kumar i njegov kolega neuronaučnik iz KTH Pavel Herman sarađivali su sa teoretičarima informacija KTH Movicom Leningerom i Mikaelom Skoglundom na proučavanju obrade unosa u mozgu koristeći teoriju informacija i kompjuterske modele mozga. Neuronaučnik Arvind Kumar, vanredni profesor na Kraljevskom tehnološkom institutu KTH, kaže da studija nudi novi pogled na neuronsko kodiranje različitih tipova ulaza u mozgu.
Nova studija iznenađujuće pokazuje da je početna vizuelna obrada „brza, ali neuredna“ u poređenju sa obradom informacija u drugim delovima ogromne neuronske mreže mozga, gde je tačnost prioritet nad brzinom. Rad je objavljen u časopisu eLife.
Proučavajući simulacije obrade unosa u mozgu, istraživači su otkrili da se čini da neuroni favorizuju brzinu nego tačnost. Kumar upozorava da se studija nije fokusirala na stvarno ponašanje životinja ili ljudi, već su rezultati zasnovani na matematičkim modelima klasičnih eksperimentalnih podataka o tome kako pojedinačni neuroni reaguju na ulazne podatke.
Njihovo otkriće, kaže on, je direktna kontradikcija sa „hipotezom efikasnog kodiranja“ koju je predložio Horace Barlov 1961. godine, a koja smatra da mozak pokušava da maksimizira informacije o senzornim ulazima.
Međutim, Kumar kaže: „Možemo biti sigurni da se naš mozak bori između brzine i tačnosti.“ Da bi preživele, životinje moraju brzo da zaključe o svojim senzornim inputima. Kada životinja vidi obrazac linija u svojim vizuelnim inputima, ona ne samo da mora da izdvoji orijentaciju linija, već i da to uradi dovoljno brzo da pobegne u slučaju da se ispostavi da je predator. „To jest, brzina kojom se informacije mogu izdvojiti ponekad može biti važnija od tačnosti izvučenih informacija“, kaže on.
Ali različiti delovi mozga imaju svoje „strategije kodiranja“, kaže Kumar. Za razliku od neuronske aktivnosti povezane sa vidom, čini se da neuroni u delu mozga koji formiraju prikaz prostora – ili osećaj gde se neko nalazi – favorizuju tačnost umesto brzine.
Zaključci su izvučeni iz analize „krivih podešavanja“ u simuliranim neuronskim mrežama. Slično po izgledu talasnim oblicima, ove krive pokazuju brzinu pokretanja neurona za specifične karakteristike stimulusa, dok su krive u drugim delovima mozga usklađene sa različitim vrstama ulaza.
Razlog zašto su ovi oblici važni je to što pokazuju različite vrste aktivnosti. U entorhinalnom korteksu, mrežnom čvorištu za pamćenje, navigaciju i percepciju vremena, krive imaju više vrhova i oni su periodičniji. Leninger kaže da ove vrste krivih sugerišu veću preciznost u dekodiranju ulaza, iako pri manjoj brzini za razliku od krivih sa jednim vrhom koje se nalaze u ranim senzornim regionima.
„Do ove tačke istraživanja su se fokusirala samo na maksimiziranje informacija, zanemarujući činjenicu da životinje imaju ograničeno vreme da reaguju na unose“, kaže Leninger. Sada, uzimajući u obzir faktor vremena, studija sugeriše da su vitalni kompromisi između brzine i tačnosti već prisutni u ožičenju ili podešavanju neurona. Mozak možda neće kodirati sve vrste informacija na isti način i sa istom preciznošću.
„Čini se da možemo obraditi senzorne unose prilično brzo sa prilično malim greškama“, kaže Kumar. „Ali velike greške su verovatnije ako pokušamo brzo da odredimo složene kognitivne informacije povezane sa senzornim inputima — poput sećanja povezanih sa ulazom.“
