Je brein is een voorspellingsmachine die altijd actief is

Overzicht: Het brein fungeert voortdurend als een voorspellingsmachine en vergelijkt voortdurend zintuiglijke informatie met interne voorspellingen.

Bron: Max Planck Instituut

Dit sluit aan bij een recente theorie over hoe ons brein werkt: het is een voorspellingsmachine, die de zintuiglijke informatie die we oppikken (zoals beelden, geluiden en taal) continu vergelijkt met interne voorspellingen.

“Dit theoretische idee is enorm populair in de neurowetenschappen, maar het bestaande bewijs hiervoor is vaak indirect en beperkt tot kunstmatige situaties”, zegt hoofdauteur Micha Heilbron.

“Ik zou heel graag willen begrijpen hoe dit precies werkt en het in verschillende situaties testen.”

Hersenonderzoek naar dit fenomeen gebeurt meestal in een kunstmatige setting, onthult Heilbron. Om voorspellingen op te roepen, wordt de deelnemers gevraagd om een ​​half uur naar een enkel patroon van bewegende stippen te staren, of te luisteren naar eenvoudige patronen in geluiden als ‘piep piep boop, piep piep boop’.

“Uit dit soort onderzoeken blijkt inderdaad dat ons brein voorspellingen kan doen, maar niet dat dat in de complexiteit van het dagelijks leven ook altijd gebeurt. We proberen het uit de laboratoriumomgeving te halen. We bestuderen hetzelfde soort fenomeen, hoe de hersenen omgaan met onverwachte informatie, maar dan in natuurlijke situaties die veel minder voorspelbaar zijn.”

Hemingway en Holmes

De onderzoekers analyseerden de hersenactiviteit van mensen die luisterden naar verhalen van Hemingway of over Sherlock Holmes. Tegelijkertijd analyseerden ze de teksten van de boeken met behulp van computermodellen, zogenaamde diepe neurale netwerken. Zo konden ze voor elk woord uitrekenen hoe onvoorspelbaar het was.

Het brein maakt voor elk woord of elke klank gedetailleerde statistische verwachtingen en blijkt uiterst gevoelig voor de mate van onvoorspelbaarheid: de hersenreactie is sterker wanneer een woord onverwacht in de context komt.

Ons brein is een voorspellingsmachine die altijd actief is. Credit: AI-gegenereerde illustratie, via: DALL-E, OpenAi – Micha Heilbron

“Op zich is dat niet zo verwonderlijk: iedereen weet immers dat je opkomende taal wel eens kunt voorspellen. Zo vullen je hersenen soms automatisch ‘de lege plekken in’ en maken ze mentaal zinnen van een ander af, bijvoorbeeld als ze heel langzaam beginnen te praten, stotteren of geen woord kunnen bedenken. Maar wat we hier hebben laten zien, is dat dit continu gebeurt. Ons brein is constant aan het raden naar woorden; de voorspellende machine staat altijd aan.”

Meer dan software

“In feite doen onze hersenen iets dat vergelijkbaar is met spraakherkenningssoftware. Ook spraakherkenners met kunstmatige intelligentie doen voortdurend voorspellingen en laten zich leiden door hun verwachtingen, net als de autocomplete-functie op je telefoon.

“Toch zagen we een groot verschil: hersenen voorspellen niet alleen woorden, maar doen voorspellingen op veel verschillende niveaus, van abstracte betekenis en grammatica tot specifieke geluiden.”

Er is goede reden voor de aanhoudende interesse van techbedrijven die dit soort nieuwe inzichten willen gebruiken om bijvoorbeeld betere taal- en beeldherkenningssoftware te bouwen. Maar dit soort toepassingen zijn niet het hoofddoel van Heilbron.

“Ik zou heel graag willen begrijpen hoe onze voorspellende machines op een fundamenteel niveau werken. Ik werk nu met dezelfde onderzoeksopstelling, maar dan voor visuele en auditieve waarnemingen, zoals muziek.”

Over dit neurowetenschappelijk onderzoeksnieuws

Auteur: Perskantoor
Bron: Max Planck Instituut
Contact: Persvoorlichting – Max Planck Instituut
Afbeelding: De afbeelding wordt toegeschreven aan DALL-E, OpenAi – Micha Heilbron

Originele onderzoek: Gesloten toegang.
“Een hiërarchie van taalkundige voorspellingen tijdens het begrijpen van natuurlijke taal” door Micha Heilbron et al. PNAS

Zie ook

Dit toont een kind dat alleen loopt met een opgezette leeuw

Abstract

Een hiërarchie van taalkundige voorspellingen tijdens het begrijpen van natuurlijke taal

Het begrijpen van gesproken taal vereist het transformeren van ambigue akoestische stromen in een hiërarchie van representaties, van fonemen tot betekenis. Er is gesuggereerd dat de hersenen voorspellingen gebruiken om de interpretatie van binnenkomende input te sturen.

De rol van voorspelling bij taalverwerking blijft echter omstreden, met onenigheid over zowel de alomtegenwoordigheid als de representatieve aard van voorspellingen.

Hier pakken we beide problemen aan door hersenopnames van deelnemers die naar audioboeken luisteren te analyseren en een diep neuraal netwerk (GPT-2) te gebruiken om contextuele voorspellingen nauwkeurig te kwantificeren.

Ten eerste stellen we vast dat hersenreacties op woorden worden gemoduleerd door alomtegenwoordige voorspellingen. Vervolgens ontrafelen we modelgebaseerde voorspellingen in verschillende dimensies, waardoor dissocieerbare neurale handtekeningen van voorspellingen over syntactische categorie (delen van spraak), fonemen en semantiek worden onthuld.

Ten slotte laten we zien dat voorspellingen op hoog niveau (woord) voorspellingen op laag niveau (foneem) informeren, en hiërarchische voorspellende verwerking ondersteunen.

Samen onderstrepen deze resultaten de alomtegenwoordigheid van voorspelling in taalverwerking, wat aantoont dat de hersenen spontaan opkomende taal voorspellen op meerdere abstractieniveaus.

Leave a Comment