根据RIKEN的两位神经科学家的一项新分析，混乱可能是大脑计算概率能力的背后。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。
我们的感知是由多感官输入形成的。例如，大脑通过处理视觉和声音，为一个物体生成一系列可能的位置，并估计与每个选项相关的不确定性。但大脑究竟如何评估这些可能性还是个谜。
RIKEN脑科学中心(CBS)的Taro Toyoizumi认为，答案可能在于观察到大脑皮层的电信号总是嗡嗡作响——即使在没有感官输入的情况下。他说，这些信号的记录表明，即使在看没有声音的空白屏幕时，大脑皮层的神经元也会自发地波动。
一些实验表明，这种自发的活动与大脑对想象中可能出现的情景的反复思考相对应——也许是基于大脑过去被呈现的感觉输入。
丰田泉和哥伦比亚广播公司的同事Terada裕想要调查这样一个假设，即这种活动遵循混沌动力学——初始条件的微小变化会导致截然不同的结果。
混沌理论经常在气候模型中被引用，蝴蝶效应说明了混沌理论，例如，一只昆虫在瑞士扇动翅膀，最终可能在日本引起台风。
“有观察表明，大脑中有一种类似蝴蝶的效应，”丰田泉说。“通过扰乱单个神经元并观察其影响在神经元群中传播的速度，我们可以看到这一点。但这仍是一场辩论。”
两人的想法是，大脑中的混沌动力学产生了允许概率计算的神经波动。“这似乎违反直觉，因为你可能会认为混乱的思维会导致截然不同的答案，”丰田泉说。“人们把混乱与计算错误联系在一起，而这是你想要避免的。”
这对搭档给一个由混沌动力学驱动的计算神经网络提供关于物体位置的感官输入。
“一个神经元会因为物体在北方而激活，另一个会因为物体在东北而激活，以此类推，”丰田泉说。在任何时刻，由于混乱，放电的神经元都可能发生不规则的变化。但随着时间的推移，神经元放电的频率映射到物体位置的正确概率。
“在我们的模型中，最终的概率分布是稳健的，并给出了几乎最优的结果，尽管混乱，”丰田泉说。
丰田泉的下一个目标是研究创造力。他说:“今天的人工智能非常好，但它并没有让我们大吃一惊。”“我想了解什么样的波动会产生创造性的想法。”
更多信息:Yu Terada等人，混沌神经动力学通过采样促进概率计算，美国国家科学院院刊(2024)。DOI: 10.1073 / pnas.2312992121期刊信息:RIKEN提供的美国国家科学院院刊引文:大脑中的混沌动力学可能使概率思维成为可能(2024年，7月25日)检索自2024年7月25日https://medicalxpress.com/news/2024-07-chaotic-dynamics-brain-enable-probabilistic.html此文档受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
