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Votre cerveau est une machine de prédiction qui est toujours active – Neuroscience News

Sommaire: Le cerveau agit constamment comme une machine à prédictions, comparant en permanence les informations sensorielles aux prédictions internes.

La source: Institut Max Planck

Ceci est conforme à une théorie récente sur le fonctionnement de notre cerveau : c’est une machine à prédictions, qui compare en permanence 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 genre révèlent en effet que notre cerveau peut faire des prédictions, mais pas que cela se produit toujours aussi dans la complexité de la vie quotidienne. Nous essayons de le sortir du laboratoire. Nous étudions le même type de phénomène, comment le cerveau traite 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. Dans le même temps, 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 fait des attentes statistiques détaillées et s’avère extrêmement sensible au degré d’imprévisibilité : la réponse cérébrale est plus forte chaque fois qu’un mot est inattendu dans le contexte.

Notre cerveau est une machine à prédictions toujours active. 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 qu’on peut parfois prédire la langue à venir. Par exemple, votre cerveau « remplit » parfois automatiquement les blancs et termine mentalement les phrases de quelqu’un d’autre, par exemple s’il commence à parler très lentement, bégaie ou est incapable de penser à un mot. Mais ce que nous avons montré ici, c’est que cela se produit en permanence. Notre cerveau devine constamment des mots; la machinerie prédictive est toujours activée.

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 se laissent guider par leurs attentes, tout comme la fonction de saisie semi-automatique de votre téléphone.

“Néanmoins, nous avons observé une grande différence : les cerveaux prédisent non seulement des mots, mais font des prédictions à de nombreux niveaux différents, 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 de nouvelles connaissances de ce type pour créer de meilleurs logiciels de reconnaissance de langage et d’image, par exemple. Mais ces types d’applications ne sont pas l’objectif principal de Heilbron.

“J’aimerais vraiment comprendre comment fonctionne notre machinerie prédictive à un niveau fondamental. Je travaille maintenant avec le même dispositif 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
La source: 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 contesté, avec un désaccord à la fois sur l’ubiquité et la nature représentative 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 démêlons les prédictions basées sur des modèles en dimensions distinctes, révélant des signatures neuronales dissociables des prédictions sur la catégorie syntaxique (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), prenant en charge le traitement prédictif hiérarchique.

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

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