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Your Brain Is a Prediction Machine That Is Always Active – Neuroscience News

Résumé: Le cerveau agit constamment comme une machine à prédictions, comparant continuellement les informations sensorielles aux prédictions internes.

Police de caractère: Institut Max Planck

Ceci est conforme à une théorie récente sur le fonctionnement de notre cerveau : c’est une machine à prédictions, comparant continuellement les informations sensorielles que nous captons (comme les images, les sons et le langage) avec des prédictions internes.

“Cette idée théorique est extrêmement populaire en neurosciences, mais les preuves existantes sont souvent indirectes et limitées à des situations artificielles”, explique l’auteur principal Micha Heilbron.

“J’aimerais vraiment comprendre précisément comment cela fonctionne et le tester dans différentes situations.”

La recherche cérébrale sur ce phénomène se fait généralement dans un cadre artificiel, révèle Heilbron. Pour évoquer des prédictions, les participants sont invités à fixer un seul motif de points en mouvement pendant une demi-heure, ou à écouter des motifs simples dans des sons comme “bip bip boop, bip bip boop”.

« Des études de ce type révèlent, en effet, que notre cerveau peut faire des prédictions, mais pas que cela se passe aussi toujours dans la complexité de la vie quotidienne. Nous essayons de le sortir de l’environnement du laboratoire. Nous étudions le même genre de phénomène, la façon dont le cerveau gère des informations inattendues, mais alors dans des situations naturelles beaucoup moins prévisibles.”

Hemingway et Holmes

Les chercheurs ont analysé l’activité cérébrale de personnes écoutant des histoires d’Hemingway ou de Sherlock Holmes. Parallèlement, ils ont analysé les textes des livres à l’aide de modèles informatiques, appelés réseaux de neurones profonds. De cette façon, ils ont pu calculer pour chaque mot à quel point il était imprévisible.

Pour chaque mot ou son, le cerveau crée des attentes statistiques détaillées et est extrêmement sensible au degré d’imprévisibilité : la réponse du cerveau est la plus forte lorsqu’un mot est inattendu dans son contexte.

Notre cerveau est une machine à prédiction qui est toujours allumée. Crédit : illustration générée par l’IA, via : DALL-E, OpenAi – Micha Heilbron

« En soi, ce n’est pas très surprenant : après tout, tout le monde sait que la prochaine langue peut parfois être prédite. Par exemple, votre cerveau « remplit » parfois automatiquement les blancs et termine mentalement les phrases d’une autre personne, par exemple, si elle commence à parler très lentement, à bégayer ou à ne pas penser à un mot. Mais ce que nous avons montré ici, c’est que cela se produit tout le temps. Notre cerveau devine constamment des mots; la machinerie prédictive est toujours active.

Plus qu’un logiciel

« En fait, notre cerveau fait quelque chose de comparable à un logiciel de reconnaissance vocale. Les reconnaissances vocales utilisant l’intelligence artificielle font également des prédictions en permanence et sont guidées par vos attentes, tout comme la fonction de saisie semi-automatique de votre téléphone.

“Cependant, nous avons vu une grande différence : les cerveaux ne prédisent pas seulement les mots, mais ils font des prédictions à différents niveaux, du sens abstrait et de la grammaire aux sons spécifiques.”

Il y a de bonnes raisons à l’intérêt continu des entreprises technologiques qui souhaitent utiliser ces nouvelles connaissances pour créer de meilleurs logiciels de reconnaissance d’images et de langues, par exemple. Mais ces types d’applications ne sont pas l’objectif principal d’Heilbron.

“J’aimerais vraiment comprendre comment fonctionne notre machinerie prédictive à un niveau fondamental. Je travaille maintenant avec la même configuration de recherche, mais pour les perceptions visuelles et auditives, comme la musique.

À propos de cette actualité de la recherche en neurosciences

Auteur: bureau de presse
Police de caractère: Institut Max Planck
Contact: Bureau de presse – Institut Max Planck
Image: L’image est créditée à DALL-E, OpenAi – Micha Heilbron

recherche originale : Accès fermé.
“Une hiérarchie des prédictions linguistiques lors de la compréhension du langage naturel” par Micha Heilbron et al. PNAS

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résumé

Une hiérarchie des prédictions linguistiques lors de la compréhension du langage naturel

Comprendre le langage parlé nécessite de transformer des flux acoustiques ambigus en une hiérarchie de représentations, des phonèmes au sens. Il a été suggéré que le cerveau utilise la prédiction pour guider l’interprétation des entrées entrantes.

Cependant, le rôle de la prédiction dans le traitement du langage reste controversé, avec un désaccord sur l’ubiquité et la représentativité des prédictions.

Ici, nous abordons les deux problèmes en analysant les enregistrements cérébraux des participants écoutant des livres audio et en utilisant un réseau neuronal profond (GPT-2) pour quantifier avec précision les prédictions contextuelles.

Premièrement, nous établissons que les réponses cérébrales aux mots sont modulées par des prédictions omniprésentes. Ensuite, nous séparons les prédictions basées sur un modèle à travers les dimensions, révélant des signatures neuronales dissociables des prédictions sur les catégories syntaxiques (parties du discours), les phonèmes et la sémantique.

Enfin, nous montrons que les prédictions de haut niveau (mots) informent les prédictions de bas niveau (phonèmes), supportant le traitement prédictif hiérarchique.

Ensemble, ces résultats soulignent l’omniprésence de la prédiction dans le traitement du langage, démontrant que le cerveau prédit spontanément le langage à venir à plusieurs niveaux d’abstraction.

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