Altıncı His'i unutun: Yeni Çalışma, İnsan Beyninin Yedi Duyu için Bağlantılı Olabileceğini Söylüyor

Bir asırdan fazla bir süredir, sinirbilimciler fiziksel izini aradık hafızaanlaşılması zor "engram" veya sinirsel deneyimleri kodladığına inanılan desen beyin. Artık araştırmacılar daha da ilgi çekici bir şeyi ortaya çıkarmış olabilir: matematiksel bir neden insan algısı ve hafıza belirli bir sınıra ayarlanmış gibi görünüyor.

Yayınlanan yeni bir çalışmada Bilimsel RaporlarKing's College London, Loughborough Üniversitesi ve Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacılar, beynin anıları oluşturma ve saklama yeteneğinin anıların boyutuna bağlı olabileceğini gösteren teorik bir model geliştirdiler. duyusal algıladığı dünya.

Sonuçlar, optimal sayıda duyusal boyutun (yedi civarında) olduğunu göstermektedir. hafıza depolama, daha yüksek boyutlarda azalmadan önce en yüksek verimliliğine ulaşır.

Araştırmacılar, "Modelin ilgi çekici sonuçlarından biri, gelişen sinirsel ve nöromorfik sistemlerde optimal sayıda duyunun görünürdeki varlığıdır" diye yazıyor. “Kavramsal alanın en büyük kapasitesi, yani dış dünyanın en zengin algısı, duyu sayısı 7'ye eşit olduğunda elde edilecektir; bu, hayatta kalan/tutulan farklı kavramların sayısının maksimum olduğu kritik boyuttur.”

Çalışmanın özünde şu soru ortaya çıkıyor: Akıllı bir sistemin çevresi hakkında en fazla kaç duyuyu hatırlaması gerekiyor?

Bu fikri araştırmak için araştırmacılar, hafıza engramlarının "kinetik modeli" adını verdikleri bir model oluşturdular. Bunlar, anıların kavramsal bir alanda nasıl oluştuğunu, değiştiğini ve kaybolduğunu gösteren matematiksel temsillerdir; deneyimlerin çok boyutlu bir haritası gibi bir şeydir. Bu modelde her engram, etrafındaki dünyadan gelen görüntü, ses veya duyumlar gibi uyaranların ne sıklıkta "vurulduğuna" bağlı olarak büyüyen, küçülen veya birleşen canlı bir nesne gibi davranır.

“Eğer her özellik farklı bir anlamla ilişkilendiriliyorsa, kritik boyut optimal sayıda duyular araştırmacılar, maksimum sayıda farklı kavramı hafızasında tutmayı amaçlayan bir sistem için" diye yazıyor.

Temelde, eğer her duyu algıda yeni bir boyuta karşılık geliyorsa, o zaman beynin farklı kavramları saklama yeteneğinin aşıldığı doğal bir sınır (yedi) var gibi görünüyor.

Araştırma, Alman biyolog Richard Semon'un 1904'te ortaya attığı asırlık engram kavramı üzerine inşa ediliyor. Sinir bilimciler onlarca yıldır beyin görüntüleme ve optogenetik deneyler yoluyla bu sinirsel "hafıza izlerini" bulmaya çalışıyorlar ve hatırlama sırasında yeniden etkinleşen belirli nöron kümelerini tanımlıyorlar. Ancak bu çalışmalar anıların nerede bulunabileceğini ortaya çıkarsa da anıların zaman içinde nasıl geliştiğini ve rekabet ettiğini tam olarak açıklayamadı.

Bu yeni çalışma matematikteki bu boşluğu kapatıyor. Araştırmacılar, Monte Carlo simülasyonlarını ve analitik çözümleri kullanarak, hafıza engramlarının sürekli bir uyarı yağmuruna maruz kaldığında nasıl davrandığını modellediler.

Simülasyonlarında, birden fazla şey olduğunda anılar oluştu duyusal izlenimler bir araya toplanıp tekrarlanan maruz kalmayla daha da güçleniyor. Uyarılmadan bırakıldıklarında yavaş yavaş genişlediler ve odaklarını kaybettiler, mecazi bir "unutuş".

Hatırlama ve unutma arasındaki bu itme ve çekmenin istikrarlı bir denge yarattığı ortaya çıktı. Ancak ekip, farklı sayıda duyusal boyuta sahip alanlarda bulunan engramları simüle ettiğinde şaşırtıcı bir şey keşfetti.

Boyutların sayısı arttıkça benzersiz anıların sayısı da bir noktaya kadar arttı. Yedinci boyutun ötesinde, engramlar arasındaki çakışma ve etkileşim nedeniyle sistemin verimliliği azalarak bellek kapasitesi azalmaya başladı.

Skoltech AI'da ortak yazar ve profesör olan Dr. Nikolai Brilliantov şunları söyledi: "Belirli sayıda boyuta sahip bir kavramsal uzayın nihai kapasitesini değerlendirirken, şaşırtıcı bir şekilde, kararlı durumda hafızada depolanan farklı engram sayısının, yedi boyutlu bir kavram uzayı için en yüksek sayı olduğunu bulduk." basın bülteni. “Bu nedenle yedi duyu iddia ediyor.”

Bu “kritik boyut”, bundan daha fazlasını açıklamaya yardımcı olabilir. hafıza mekanik. Ayrıca biyolojik duyu sistemlerinin neden bu şekilde geliştiğini de yansıtabilir.

İnsanların geleneksel olarak beş duyuya (görme, duyma, koklama, tatma ve dokunma) sahip olduğu düşünülür, ancak sinir bilimi artık propriosepsiyon, yani vücut pozisyonuna dair farkındalığımız ve denge algısı, yani denge hissi dahil olmak üzere birkaç duyu daha tanıyor.

Bilişin yedi girdi civarında zirveye çıkabileceği fikri tamamen yeni değil. Psikolog Dr. George A. Miller ünlüdür önerilen 1956'da ortalama bir insanın çalışma belleğinde aynı anda yaklaşık "yedi artı veya eksi iki" bilgi parçası tutabildiği ortaya çıktı. Bu yeni model, uzun süredir gözlemlenen bilişsel sınırın arkasında potansiyel bir fiziksel ve matematiksel mantık sunuyor.

Araştırmacılara göre, hassasiyet ile kesinlik arasındaki dengenin yanı sıra yeni deneyimlere açık olmak ile keskin, farklı anıları korumak arasındaki denge, evrensel bir prensibi yansıtıyor olabilir. Yeni bilgilere oldukça açık olan sistemler bulanık, örtüşen anılar oluşturma eğilimindedir. Bunun tersine, aşırı seçici olan sistemler yeni deneyimleri tamamen kaçırma riskiyle karşı karşıyadır.

Araştırmacılar, bu gerilimi, sistemlerin aşırı uyum karşısında genellemeyi dengelemesi gereken makine öğrenimindeki önyargı-varyans değişimiyle karşılaştırarak, "Alınabilirlik ne kadar yüksek olursa, öğrenilen kavram o kadar az keskin hale gelir" diyor.

Biyolojik açıdan bakıldığında bu bulgu, evrimin insanın duyusal kapasitesini en uygun noktaya "ayarlamış" olabileceğini öne sürüyor. algıöğrenme ve hafıza maksimum düzeyde verimli kalır. Daha fazla duyu veya duyusal boyut eklemek bilişi iyileştirmeyebilir ancak bunun yerine beynin kavramsal alanını aşırı yükleyerek anılar arasında etkileşime neden olabilir.

Çalışmanın engramlara yönelik kinetik çerçevesi, biyolojik beyinler üzerine modellenen bellek sistemlerinin öğrenme esnekliğini bilgi istikrarı ile dengelemesi gereken yapay zeka ve nöromorfik hesaplamaya bilgi verebilir. Çok fazla giriş kanalına sahip bir yapay zeka sistemi, biyolojik bir beynin optimal duyusal boyutlarını aşmasıyla aynı sorunu yaşayabilir; doygunluk, içgörü yerine kafa karışıklığına yol açabilir.

Araştırmacılar, "Kavramlar uzayında kritik boyutun varlığını ortaya çıkarmanın ve haklı çıkarmanın yanı sıra, bellek engramlarının dinamikleri için önerilen kinetik model, hem mevcut hem de yeni ampirik verilerin yeni yorumunu sunabilir" diye yazıyor. "Örneğin, engramların birleşme ve parçalanma mekanizmalarını ampirik olarak inceleyebilir ve keşfedebiliriz."

Araştırmacılar teorilerini test etmek için deneysel yollar öneriyor. Örneğin, bilim insanları deneklere duyusal uyaran dizileri sunarak ve hafıza izlerinin ne kadar farklı kaldığını ölçerek, öğrenme ve unutma hızı gibi model değişkenlerinin gerçek dünyadaki eşdeğerlerini tahmin edebildiler.

Sonuç olarak, çalışma merak uyandırıcı bir bakış açısı sunuyor: İnsan algısının mimarisi (görme, duyma, hissetme ve dengeleme şeklimiz) yalnızca biyolojinin bir ürünü değil, sistemlerin nasıl hatırladığını belirleyen derin matematik yasalarının bir yansıması da olabilir.

Brilliantov, "Sonucumuzun insan duyularına uygulanması elbette son derece spekülatiftir, ancak bunu asla bilemezsiniz" diye ekledi. "Geleceğin insanlarının radyasyon veya manyetik alan hissini geliştirmesi mümkün olabilir."

Tim McMillan emekli bir kolluk kuvveti yöneticisi, araştırmacı muhabir ve The Debrief'in kurucu ortağıdır. Yazıları genellikle savunma, ulusal güvenlik, İstihbarat Topluluğu ve psikoloji ile ilgili konulara odaklanmaktadır. Tim'i Twitter'da takip edebilirsiniz: @LtTimMcMillan. Tim'e e-posta yoluyla ulaşılabilir: [email protected] veya şifreli e-posta yoluyla: [email protected]