Obra-prima biológica – A evolução fez os cérebros humanos se comportarem como supercomputadores

Os cientistas têm agora um modelo matemático que reflete de perto a forma como o cérebro humano interpreta os dados visuais.

Os pesquisadores enfatizaram que o cérebro humano está naturalmente equipado para realizar cálculos avançados, semelhantes a qualquer computador de alta potência, para compreender o mundo por meio de um processo conhecido como inferência bayesiana.

Num estudo recente publicado em Comunicações da Naturezapesquisadores de Universidade de SydneyA Universidade de Queensland e a Universidade de Cambridge desenvolveram um modelo matemático abrangente que inclui todos os componentes necessários para realizar a inferência bayesiana.

Dr. Crédito: Robin Rideau

A inferência bayesiana é um método estatístico que combina conhecimento prévio com novas evidências para fazer uma suposição inteligente. Por exemplo, se você sabe a aparência de um cachorro e vê um animal peludo com quatro patas, pode usar seu conhecimento prévio para adivinhar que é um cachorro.

Esta capacidade inerente permite que as pessoas interpretem o ambiente com extraordinária precisão e velocidade, ao contrário das máquinas que podem ser enganadas por simples medidas de segurança CAPTCHA quando solicitadas a identificar hidrantes num painel de imagens.

“Apesar do apelo conceitual e do poder explicativo da abordagem bayesiana, a forma como o cérebro calcula as probabilidades é em grande parte misteriosa”, disse o pesquisador principal do estudo, Dr. Robin Riddo, da Escola de Psicologia da Universidade de Sydney.

“Nosso novo estudo lança luz sobre esse quebra-cabeça. Descobrimos que a infraestrutura e as conexões dentro do sistema visual do nosso cérebro são configuradas de uma forma que lhe permite realizar inferência bayesiana nos dados sensoriais que recebe.

“O que torna esta descoberta importante é a confirmação de que os nossos cérebros têm um design inerente que permite esta forma avançada de processamento, permitindo-nos interpretar o que nos rodeia de forma mais eficaz.”

Os resultados do estudo não apenas confirmam as teorias existentes sobre o uso da inferência bayesiana pelo cérebro, mas abrem as portas para novas pesquisas e inovações, onde a capacidade natural do cérebro para a inferência bayesiana pode ser aproveitada para aplicações práticas que beneficiam a sociedade.

“Nossa pesquisa, embora focada principalmente na percepção visual, tem implicações mais amplas em todo o espectro da neurociência e da psicologia”, disse o Dr.

“Ao compreender os mecanismos básicos que o cérebro utiliza para processar e interpretar dados sensoriais, podemos abrir caminho para avanços em áreas que vão desde a inteligência artificial, onde a imitação das funções cerebrais pode revolucionar… Aprendizado de máquinapara a neurociência clínica, e provavelmente fornecerá novas estratégias para futuras intervenções terapêuticas.

A equipe de pesquisa, liderada pelo Dr. William Harrison, fez essa descoberta registrando a atividade cerebral em voluntários enquanto assistiam passivamente a programas, que foram projetados para extrair sinais neurais específicos relacionados ao processamento visual. Eles então criaram modelos matemáticos para comparar uma série de hipóteses concorrentes sobre como o cérebro humano percebe a visão.

Referência: “O ajuste neural cria expectativas anteriores no sistema visual humano” por William J. Harrison, Paul M. Bays e Reuben Rideaux, 1º de setembro de 2023, Comunicações da Natureza.
doi: 10.1038/s41467-023-41027-s