Mózg przewiduje przyszłość, zanim zobaczymy ją na własne oczy

Fot. Geoff Wong/Wikimedia

Mózg nie radzi sobie z szybkością przetwarzania informacji wzrokowych, więc je przewiduje. Ta zdolność może uratować nam życie.

A gdybyśmy tak mieli kryształową kulę, przez którą moglibyśmy dostrzec przyszłość? Wielu z nas życzyłoby sobie jej w Nowym Roku. Cóż, w zasadzie to każdy z nas ma taką własną małą kryształową kulę, tylko z reguły nie docenia jej przewidywań, ani nie sprawdza, czy się spełniły. No chyba, że coś nie pójdzie zgodnie z planem.

Mózg a iluzje optyczne

Naukowcy z University of Glasgow w Szkocji prześledzili proces „przewidywania przyszłości” przez nasze mózgi. Wielkim wyzwaniem dla tego narządu jest przetwarzanie danych dostarczanych przez oczy. A te poruszają się zbyt szybko i dostarczają takiej masy informacji, że mózg po prostu nie wyrabia się z ich zrozumieniem. Aby więc zapewnić nam płynność widzenia (żeby nam obraz nie skakał), przewiduje, co zobaczymy za chwilę. Swoje prognozy opiera na wspomnieniach podobnych sytuacji.

Badania przepływu informacji między mózgiem a wzrokiem prowadzone były z użyciem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI). Naukowcy skupili się zwłaszcza na tym, co dzieje się w korze wzrokowej (obszarze zajmującym się przetwarzaniem widzenia) u ludzi patrzących na złudzenia optyczne, kiedy ich mózgi reagują na dane płynące z oczu. Uczestnicy badania patrzyli na dwa stacjonarne migające kwadraty, podczas gdy wydawało im się, że obserwują jeden kwadrat poruszający się z jednego miejsca na inne. Za każdym razem, kiedy poruszali oczami, ich mózgi błyskawicznie dostosowywały swoje przewidywania do zmieniającej się sytuacji. Mózg przewidywał, gdzie następnym razem pojawi się kwadrat. Dzięki temu obserwatorzy mogli zachować płynność widzenia. W codziennych sytuacjach ta zdolność mózgu do przewidywania przyszłości okazuje się bardzo przydatna, kiedy np. decydujemy, czy przejść teraz przez ruchliwą ulicę, czy jednak najpierw przepuścić nadjeżdżający samochód. Ta umiejętność pozwoliła też naszym przodkom przetrwać na sawannie.

Proces ten znany był już wcześniej, a teraz został szczegółowo prześledzony. Podobne badania przeprowadzili kilka miesięcy wcześniej holenderscy badacze z Uniwersytetu im. Radbouda w Nijmegen. Naukowcy sądzą, że ta wiedza może pomóc np. w stworzeniu doskonalszych form sztucznej inteligencji, która korzysta z mechanizmów sprzężenia zwrotnego poznanych w badaniach neurologicznych.

Dziwne złudzenie optyczne, które ogłupia mózg

Mózg szybszy niż ręka i noga

Mózg podczas każdej wykonywanej czynności nieustannie otrzymuje sygnały z ciała: wie, gdzie są nasze ręce, nogi, analizuje ruchy, żeby utrzymywać równowagę podczas chodzenia czy jazdy na rowerze, a także kontroluje napięcie mięśni, kiedy wygodnie ułożymy się na materacu. By chronić się przed nadmiarem informacji docierających do mózgu z zewnątrz i od wewnątrz naszego ciała, większość sygnałów jest hamowana. Mózg uczy się pomijać zbędne bodźce i nie dopuszcza ich do świadomości. Dla przykładu, z czasem przyzwyczajamy się do zgiełku ulicy za oknem, huku przejeżdżających autobusów i nawet jeśli wcześniej głośne dźwięki przeszkadzały nam w skupieniu, w końcu zaczynamy je ignorować.

Co działoby się w naszych umysłach, gdybyśmy w każdej chwili zwracali uwagę na ułożenie płatka lewego ucha albo małego palca prawej stopy? Uświadomienie sobie każdego odczucia w naszym ciele, począwszy od głodu, poprzez ból zęba, położenie kręgów w kręgosłupie, palców na klawiaturze komputera i kostki w uwierającym bucie, mogłoby skutecznie uniemożliwić skupienie się na codziennych obowiązkach. Zmysł orientacji własnego ciała, nazywany propriocepcją, pomaga utrzymać równowagę i postawę, abyśmy nie musieli świadomie o nich myśleć. W ten sposób mózg chroni się przed nadmiarem bodźców pochodzących z własnego organizmu.

Skoro kontrolowanie położenia ciała nie jest w pełni świadome, to w jaki sposób sterujemy naszymi ruchami? Teoria predykcji sugeruje, że ruch może być formą przewidywania.^[1] Mózg zawiaduje ruchem, zakładając wcześniej jego efekt i na podstawie otaczającej rzeczywistości uznaje, że zadanie zostanie wykonane poprawnie. Planowanie kolejnych działań jest tak zajmujące, że nie ma czasu na sprawdzenie, czy poprzednia instrukcja została wykonana prawidłowo. Zamiast tego już planuje następne. Gdy wyciągasz dłoń po stojący przed Tobą kubek z herbatą, Twoje palce automatycznie dopasowują się do szerokości uchwytu. Ani przez chwilę nie zastanawiasz się, jak mocno musisz ścisnąć kubek, żeby go podnieść, wszystkie te obliczenia odbywają się automatycznie. Co stałoby się, gdyby Twój mózg czekał na impuls zwrotny, pochodzący z Twojej dłoni? Po złapaniu kubka zamarłbyś w bezruchu w planowaniu następnego działania. Zamiast tego natychmiast wiesz, co masz zrobić: przechylić kubek do ust, by napić się herbaty.

Przewidywanie zagrożenia

Twój mózg zakłada, że wszystko pójdzie zgodnie z planem i każda instrukcja zostanie wykonana prawidłowo.^[2] Kiedy jakiś element planu zawiedzie, trzeba ratować się improwizacją. Przypuśćmy, że szklanka jest zbyt gorąca, żeby ją podnieść. W tym przypadku cofasz rękę automatycznie w odruchu bezwarunkowym, dając mózgowi czas do namysłu nad kolejnymi czynnościami. Czy wrzucić do szklanki kilka kostek lodu? Jak bardzo chce mi się pić? Całe rozumowanie przebiega w kilkaset milisekund.

Dzięki mechanizmom predykcji jesteśmy w stanie dostosować nasze ruchy do tego, co stanie się dopiero za chwilę. W podobny sposób na podstawie otaczających nas dźwięków mózg przewiduje, co usłyszy w nadchodących sekundach.^[3] Słuchanie muzyki polega na ciągłym przewidywaniu kolejnych nut, a taniec – na dopasowywaniu do nich ruchu ciała. Nagły łoskot rozbijającej się szklanki brzmi zaskakująco, ponieważ nie pasuje do sceny, którą przeanalizował mózg, a przecież jego działanie polega na ciągłym przewidywaniu przyszłości. Teraz znów trzeba przewidzieć, jak tu posprzątać rozlaną herbatę.

^[1] P. Gładziejewski, Wszyscy jesteśmy jasnowidzami. Tygodnik Powszechny, 46 (3514) (2016), 58-60. https://www.tygodnikpowszechny.pl/wszyscy-jestesmy-jasnowidzami-63826

^[2] C.D. Frith, Od mózgu do umysłu. Jak powstaje nasz wewnętrzny świat. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2011.

^[3] J. Costa-Faidella, T. Baldeweg, S. Grimm, C. Escera, „Interactions between „What” and „When” in the Auditory System: Temporal Predictability Enhances Repetition Suppression”. The Journal of Neuroscience, 31(50) (2011)., 18590-18597.

Czego u nas szukaliście?

• przewidywanie przyszlosci
• czy mozna przewidziec przyszlosc
• https://www crazynauka pl/mozg-przewiduje-przyszlosc-zanim-zobaczymy-ja-na-wlasne-oczy/
• mozg przewiduje przyszlosc
• mozna przewidziec przyszlosc