Seu cérebro é uma máquina de previsão que está sempre ativa

Resumo: O cérebro atua constantemente como uma máquina de previsão, comparando continuamente informações sensoriais com previsões internas.

Fonte: Instituto Max Planck

Isso está de acordo com uma teoria recente sobre como nosso cérebro funciona: é uma máquina de previsão, que compara continuamente informações sensoriais que captamos (como imagens, sons e linguagem) com previsões internas.

“Esta ideia teórica é extremamente popular na neurociência, mas a evidência existente para ela é muitas vezes indireta e restrita a situações artificiais”, diz o principal autor Micha Heilbron.

“Eu realmente gostaria de entender exatamente como isso funciona e testá-lo em diferentes situações.”

A pesquisa do cérebro sobre esse fenômeno geralmente é feita em um ambiente artificial, revela Heilbron. Para evocar previsões, os participantes são solicitados a olhar para um único padrão de pontos em movimento por meia hora, ou ouvir padrões simples em sons como ‘bip bip boop, bip bip boop’.

“Estudos desse tipo de fato revelam que nosso cérebro pode fazer previsões, mas não que isso sempre aconteça na complexidade da vida cotidiana também. Estamos tentando tirá-lo do ambiente de laboratório. Estamos estudando o mesmo tipo de fenômeno, como o cérebro lida com informações inesperadas, mas em situações naturais muito menos previsíveis”.

Hemingway e Holmes

Os pesquisadores analisaram a atividade cerebral de pessoas ouvindo histórias de Hemingway ou sobre Sherlock Holmes. Ao mesmo tempo, eles analisaram os textos dos livros usando modelos de computador, as chamadas redes neurais profundas. Dessa forma, eles foram capazes de calcular para cada palavra o quão imprevisível ela era.

Para cada palavra ou som, o cérebro faz expectativas estatísticas detalhadas e acaba sendo extremamente sensível ao grau de imprevisibilidade: a resposta cerebral é mais forte sempre que uma palavra é inesperada no contexto.

Nosso cérebro é uma máquina de previsão que está sempre ativa. Crédito: ilustração gerada por IA, via: DALL-E, OpenAi – Micha Heilbron

“Por si só, isso não é muito surpreendente: afinal, todo mundo sabe que às vezes você pode prever o próximo idioma. Por exemplo, seu cérebro às vezes automaticamente “preenche o espaço em branco” e termina mentalmente as frases de outra pessoa, por exemplo, se ela começar a falar muito devagar, gaguejar ou não conseguir pensar em uma palavra. Mas o que mostramos aqui é que isso acontece continuamente. Nosso cérebro está constantemente adivinhando palavras; a maquinaria preditiva está sempre ligada.”

Mais do que softwares

“Na verdade, nosso cérebro faz algo comparável ao software de reconhecimento de fala. Os reconhecedores de fala que usam inteligência artificial também estão constantemente fazendo previsões e se deixando guiar por suas expectativas, assim como a função de preenchimento automático do seu telefone.

“No entanto, observamos uma grande diferença: os cérebros preveem não apenas palavras, mas fazem previsões em muitos níveis diferentes, desde significado abstrato e gramática até sons específicos.”

Há uma boa razão para o interesse contínuo de empresas de tecnologia que gostariam de usar novos insights desse tipo para construir um melhor software de reconhecimento de linguagem e imagem, por exemplo. Mas esses tipos de aplicativos não são o principal objetivo da Heilbron.

“Eu realmente gostaria de entender como nosso maquinário preditivo funciona em um nível fundamental. Agora estou trabalhando com a mesma configuração de pesquisa, mas para percepções visuais e auditivas, como música.”

Sobre esta notícia de pesquisa em neurociência

Autor: Assessoria de Imprensa
Fonte: Instituto Max Planck
Contato: Assessoria de Imprensa – Instituto Max Planck
Imagem: A imagem é creditada a DALL-E, OpenAi – Micha Heilbron

Pesquisa original: Acesso fechado.
“Uma hierarquia de previsões linguísticas durante a compreensão da linguagem natural” por Micha Heilbron et al. PNAS

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Abstrato

Uma hierarquia de previsões linguísticas durante a compreensão da linguagem natural

Compreender a linguagem falada requer transformar fluxos acústicos ambíguos em uma hierarquia de representações, de fonemas a significados. Tem sido sugerido que o cérebro usa a previsão para guiar a interpretação da entrada de entrada.

No entanto, o papel da previsão no processamento da linguagem permanece controverso, com desacordo sobre a ubiquidade e a natureza representacional das previsões.

Aqui, abordamos os dois problemas analisando gravações cerebrais de participantes ouvindo audiolivros e usando uma rede neural profunda (GPT-2) para quantificar com precisão as previsões contextuais.

Primeiro, estabelecemos que as respostas cerebrais às palavras são moduladas por previsões onipresentes. Em seguida, separamos as previsões baseadas em modelos em dimensões distintas, revelando assinaturas neurais dissociáveis ​​de previsões sobre categoria sintática (partes do discurso), fonemas e semântica.

Finalmente, mostramos que as previsões de alto nível (palavras) informam as previsões de baixo nível (fonemas), suportando o processamento preditivo hierárquico.

Juntos, esses resultados ressaltam a onipresença da previsão no processamento de linguagem, mostrando que o cérebro prevê espontaneamente o próximo idioma em vários níveis de abstração.

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