Von einem Kind, das das einrasten Legos zusammen, um einen taschendieb zupfen eine Brieftasche aus der Tasche, unsere Gehirne haben eine Bemerkenswerte Fähigkeit zu erkennen, neue Objekte und herauszufinden, wie Sie zu manipulieren. Wissenschaftler haben lange geglaubt, dass das Gehirn erreicht dies durch methodisch zu interpretieren optische und haptische Elemente, wie die Kanten eines Objekts oder Grenzen. Aber eine neue Studie legt nahe, dass das menschliche Gehirn braucht nur ein kleines bisschen von Informationen, sowie seine bisherigen Erfahrungen, zu berechnen, eine vollständige mentale Repräsentation eines neuen Objekts. Diese Ergebnisse helfen, zu erklären, die psychischen Mathematik, die es uns ermöglichen, um einfach zu wissen was für ein Roman-Objekt sieht aus wie einfach, indem Sie Sie berühren, oder die Art, wie ein Objekt fühlt sich vom Anblick allein.
Diese Studie, geführt von den Forschern an der Columbia University, der University of Cambridge und der Central European University und berichtet in der Fachzeitschrift eLifezeigt das Gehirn die Natürliche Kraft, um schnell zu lernen und zu verallgemeinern.
„Unsere Gehirne mit der Fähigkeit einzelne aus einem Objekt aus vielen durch die touch-die Art und Weise Taschendiebe benutzen Sie Ihre Finger zu schärfen in auf eine Brieftasche, die tief im inneren eine Handtasche-ist eine weit verbreitete Fertigkeit, und der Schlüssel zu unserer Fähigkeit, mit der Welt zu interagieren“, sagte Daniel Wolpert, PhD, ein principal investigator an der Columbia ‚ s Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute und der Studie co-senior-Autor. „Unsere neueste Studie zeigt beispielhaft das Gehirn die Geschicklichkeit für die Durchführung von Mathematik zu schließen, die ein Objekt-Identität.“
Vor fast 40 Jahren, die Wissenschaftler versuchen zu verstehen, wie wir identifizieren der einzelnen Objekte vorgeschlagen, dass die Kanten oder Grenzen der einzelnen Elemente ermöglichen es uns, zu unterscheiden ein Objekt von der nächsten. Aber Dr. Wolpert und das Forscherteam stellte die Hypothese auf, dass diese Erklärung nicht sagen, die ganze Geschichte und war vielleicht ein kleiner Teil eines viel größeren, allgemeineren Prinzip, wie das Gehirn folgert Eigenschaften über seine Umgebung.
„Wir haben uns gefragt, ob unsere Gehirne könnten mehr tun mit weniger“, sagte Máté Lengyel, PhD, professor für computational neuroscience an der University of Cambridge research fellow an der Central European University und einer der Studie der senior-Autoren. „Vielleicht ist Sie nicht benötigen, zu erwerben und zu analysieren, boundary Informationen systematisch in eine Ordnung, ein Objekt zu identifizieren, sondern können ein Objekt die Identität von der Durchführung clever statistischen Analysen, die auch beinhalten Erinnerungen und Erfahrungen“
Diese „geschickte statistische Analysen,“ Dr. Lengyel und seine Kollegen dachte, konnte zulassen, dass unsere Gehirne nicht nur sofort identifizieren Objekte, die wir gesehen haben vor, aber auch Vorhersagen, wichtige Eigenschaften für neue Objekte, denen wir begegnen.
Testen Sie Ihre Objekt-Identifikation-Hypothese, entwickelten die Forscher ein einfaches computer-Spiel, wo Spieler sah jigsaw-puzzle-Stück stecken zusammen in verschiedenen Kombinationen auf einem Bildschirm. Ihre Aufgabe, die Sie in der Regel mit Leichtigkeit, war zu erkennen, welche Kombinationen erschien zusammen mehr Häufig.
„Die Spieler haben die Köpfe waren in der Lage zu sammeln, die die visuelle information über die paar puzzle-Stücke, wie die Stücke wurden am häufigsten gefunden, zusammen, oder, das aussah, am einfachsten auseinander zu ziehen“, sagte Dr. Wolpert, der auch ein professor für Neurowissenschaften an der Columbia Vagelos College of Physicians und Chirurgen.
Eine zweite Teilnehmergruppe erhielt ähnliche Szenen puzzle-Stücke zusammen geklebt. Aber statt mit Ihren Augen um herauszufinden, welche Stücke gingen zusammen als paar, Sie verwendet Ihre Sinne berühren. Wissenschaftler nennen diese form der Identifikation haptischen Wahrnehmung.
Die Spieler ergriffen die zwei Griffe-montiert auf einem Roboter-Apparat, die kontrolliert die Kräfte, die der Spieler erlebt, wenn außeinanderreißen verschiedene Sätze von puzzle-Stücke. Einige Kombinationen waren leicht auseinander zu ziehen; andere, schwieriger.
Nach der Bereitstellung von visuellen oder haptischen Informationen zu jeder der zwei Gruppen von Spielern, die Forschungs-team tauschten die Gruppen; die visuelle Gruppe nun ausgewertet puzzle-Teile mit Ihrem Tastsinn und die haptische Gruppe nun verwendet, deren Sinn der vision.
„Unsere Ergebnisse dieses swap offenbart Spieler adeptness nehmen die Kenntnisse, die Sie gelernt hatte, aus einem der beiden Modalitäten-entweder visuelle oder haptische — und extrapolieren auf die andere Modalität“, sagte Dr. Lengyel.
Diese Befunde Herausforderung der herkömmlichen Auffassung, wie unser Gehirn extrahieren und erfahren Sie mehr über unsere Umgebung. Auch wenn konfrontiert mit einer minimalen Menge von source-material — eine kleine Menge Statistiken darüber, wie oft zwei Objekte gemeinsam aufgetreten, oder wie viel Kraft es brauchte, um zu ziehen Sie auseinander — das menschliche Gehirn könnte mächtig Rückschlüsse und verbindungen.
„Unsere Studie zeigt, dass unser Gehirn wunderbar adept bei der Verallgemeinerung von einer Modalität, wie vision, andere, wie „touch“, sagte Dr. Wolpert. „Das kann sein, weil unsere Gehirne haben berechnet, die eine statistische Verständnis, wie sich Objekte Verhalten, basierend auf unseren bisherigen Erfahrungen. Diese weitere Studie zeigt, dass die Berechnungen, die unser Gehirn durchführen, sind stark genug, um eine Vielzahl von kognitiven Leistungen-sei es Kommissionierung jemand in der Tasche hat oder sich vorstellen, das Gefühl von einem Leder-Geldbörse in einem Fenster anzeigen.“
Dieses Papier ist mit dem Titel „Unimodalen statistischen Lernens produziert multimodale objekthafte Repräsentationen“. Weitere Beiträge zu den ersten Autor Gábor Lengyel, Goda Zalayte, Alexandros Pantelides, James N. Ingram, PhD, und co-senior-Autor Józef Fiser, PhD.
Diese Forschung wurde unterstützt durch den European Research Council (Consolidator Grant ERC-2016-COG/726090), der Royal Society (Noreen Murray-Professur für Neurobiologie RP120142), des Siebten Rahmenprogramms (Marie Curie CIG 618918), dem Wellcome Trust (New Investigator Award 095621/Z 11/Z; Senior Investigator Award 097803/Z 11/Z) und die Nationalen Institute der Gesundheit (R21 HD088731).