Cercetători în neurologie de la Universitatea Princeton au descoperit cum desparte creierul diferite experienţe pe categorii de ”evenimente” sau grupuri conexe care ne ajută să organizăm mental multitudinea de situaţii dintr-o zi obişnuită.
Creierul se foloseşte de anumite categorii mentale ale subconştientului, pe care le creează. Aceste categorii se bazează pe felul în care consideră că oamenii, obiectele şi acţiunile sunt înrudite după cum tind sau nu să apară împreună la anumite intervale de timp. Participanţii la acest experiment au văzut simboluri abstracte (b) şi modele (c) care – fără ca ei să ştie – erau grupate în ”comunităţi” de cinci simboluri sau modele. Formele urmau o secvenţă (a) în care simbolurile sau modelele din aceeaşi categorie (separate prin culori) tindeau să apară unele lângă altele în secvenţă (linii în interiorul pentagoanelor). Ocazional, un simbol sau model apărea lângă altul din altă categorie (linii alăturându-se unor pentagoane separate). După jumătate de oră de vizionare, participanţii au fost rugaţi să despartă secvenţele în evenimente cum li se părea lor mai firesc şi au avut tendinţa să fragmenteze secvenţele în evenimente care coincideau cu acele categorii aranjate dinainte de cercetători.
Creierul nostru ştie că e timpul să gătim când aragazul este aprins, ingredientele sunt pregătite şi oalele sunt scoase din dulap. Când ne grăbim să potolim un copil care plânge, lăsăm gătitul la o parte şi ne ocupăm de sarcina de părinte. Creierul nostru procesează şi răspunde la aceste situaţii ca la două evenimente distincte fără legătură între ele.
Credit foto: Anna Schapiro
Dar rămâne încă neclar care este modalitatea exactă prin care creierul fragmentează aceste experienţe în ”evenimente” sau grupuri înrudite care ne ajută să organizăm mental nenumăratele situaţii din timpul unei zile. Un concept dominant cu privire la percepţia evenimentelor, cunoscut sub numele de pronostic eronat, afirmă că de fapt creierul trage o linie între sfârşitul unui eveniment şi începutul altuia atunci când lucrurile iau o întorsătură neaşteptată (cum ar fi de exemplu un ţipăt neaşteptat al copilului). Contestând această idee, cercetătorii de la Universitatea Princeton sugerează că de fapt, creierul s-ar putea să acţioneze din categorii mentale subconştiente pe care le creează bazându-se pe felul în care consideră că oamenii, obiectele şi acţiunile sunt înrudite. Mai exact, aceste detalii sunt sortate de către relaţia temporală, ceea ce înseamnă că este posibilă recunoaşterea de către creier a modului cum ele tind sau nu să apară unele lângă altele în anumite momente, raportează cercetătorii în revista ”Nature Neuroscience”.
Astfel o serie de experienţe care de obicei apar în acelaşi timp (înrudite temporar) alcătuiesc un eveniment până când intervine o experienţă neînrudită din punct de vedere temporal, marcând începutul unui nou eveniment. În exemplul de mai sus, alimentele şi oalele sunt apariţii obişnuite în procesul preparării mâncării, în timp ce un copil care plânge nu este ceva obişnuit în cadrul acestei activităţi. Creierul sesizează că aici se află separarea dintre două evenimente. Această dinamică, pe care cercetătorii o numesc ”context temporal comun” funcţionează foarte asemănător cu categoriile de obiecte, mintea noastră fiind obişnuită să organizeze obiecte, a explicat autorul coordonator al studiului, Anna Schapiro, doctorandă la Departamentul de Psihologie de la Universitatea Princeton. ”Noi furnizăm o relatare despre cum reuşeşte creierul uman să trateze o secvenţă de experienţe ca fiind un eveniment coerent plin de înţeles,”a spus Saphiro. ”Evenimentele sunt precum categoriile de obiecte. ”Noi asociem prigoriile şi canarii pentru că au o serie de atribute comune: pot zbura, au pene şi aşa mai departe. Aceste asocieri ne ajută să construim categoria de ”pasăre” în mintea noastră. La fel se întâmplă şi cu evenimentele, doar că atributele care ne ajută să facem asociaţii sunt relaţiile temporale.”
În sprijinul acestei idei a activităţii creierului, cercetătorii au demonstrat că simboluri şi modele abstracte între care nu exista niciun fel de similaritate excitau grupuri întrepătrunse de neuroni atunci când erau prezentate participanţilor la studiu ca fiind un grup înrudit. Ei au pornit din acest punct pentru a genera un model computerizat care poate prevedea şi contura căile neurale prin intermediul cărora oamenii procesează situaţiile şi care poate dezvălui dacă aceste situaţii fac parte din acelaşi eveniment. Paralelele stabilite între detaliile evenimentului se bazează pe experienţa personală, a spus Schapiro. Oamenii au nevoie să înţeleagă mecanismul acestor factori diverşi care, atunci când se combină, se corelează doar cu o singură experienţă. Categoriile mentale subconştiente ajută creierul să sorteze experienţele cotidiene.
”Toată lumea este de acord că ”a avea o întrunire” sau a ”toca legume” reprezintă un segment coerent al structurii temporale, dar nu este chiar atât de evident de ce se întâmplă aşa dacă nu am avut niciodată o întrunire sau nu am mai tocat legume înainte”, a mai spus Schapiro. ”Trebuie să avem experienţă în privinţa structurii temporale comune a componentelor evenimentelor pentru ca evenimentul respectiv să se menţină coerent în mintea noastră”, a spus ea. ”Iar modul în care creierul implementează această coerenţă este să înveţe să folosească suprapunerea populaţiilor neuronale pentru a reprezenta componente ale aceluiaşi eveniment.” Pe parcursul unor serii de experimente, cercetătorii le-au prezentat participanţilor la aceste teste secvenţe de simboluri şi modele abstracte. Fără ca participanţii să ştie, simbolurile erau grupate în trei ”comunităţi” de cinci simboluri cu forme din aceeaşi comunitate având tendinţa să apară una lângă cealaltă în secvenţă. După ce au vizionat aceste secvenţe cam o jumătate de oră, participanţii au fost rugaţi să despartă aceste secvenţe în evenimente cum li se părea mai firesc. ”Ei aveau tendinţa să separe secvenţele în evenimente care coincideau cu comunităţile pe care le aranjaseră dinainte cercetătorii, ceea ce arată cât de repede învaţă creierul relaţia temporală dintre simboluri,” a explicat Saphiro.
Cercetătorii au folosit imagistica funcţională prin rezonanţă magnetică pentru a observa activitatea creierului pe măsură ce participanţii vizionau secvenţele de simboluri. Imagini din aceeaşi comunitate declanşau activităţi similare (cum se poate observa mai sus, grupate în funcţie de culoarea categoriei respective) în grupuri de neuroni la frontiera lobilor frontali şi temporali ai creierului, o regiune destinată procesului de prelucrare a semnificaţiilor. În acelaşi timp, diferite grupuri neuronale se activau atunci când apărea un simbol dintr-o comunitate diferită, care era perceput ca un nou eveniment. Cercetătorii au interpretat această activitate prin asocierea de către creier a acestor imagini unele cu altele, ca fiind un singur eveniment.
Credit foto : Anna Schapiro
Apoi cercetătorii au folosit imagistica funcţională cu rezonanţă magnetică pentru a observa activitatea creierului pe măsură ce participanţii vizionau secvenţele cu simboluri. Imagini din aceeaşi comunitate au produs o activitate similară în grupurile de neuroni la graniţa dintre lobii frontali şi temporali ai creierului, o regiune care procesează semnificaţia. Cercetătorii au interpretat această activitate prin asocierea de către creier a imaginilor una cu cealaltă, şi deci ca pe un singur eveniment. În acelaşi timp, diferite grupuri neuronale se activau atunci când apărea un simbol dintr-o comunitate diferită, fapt care era interpretat ca un nou eveniment. Cercetătorii au modelat aceste date într-un tipar de reţele neuronale de calcul, care a dezvăluit conexiunea neurală dintre ce a fost experimentat şi ce a fost învăţat. Când intră un stimul simulat, modelul poate prezice următoarea explozie de activitate neuronală din întreaga reţea, de la prima observaţie până la activitatea de procesare. ”Modelul ne permite să articulăm o ipoteză clară despre ce tip de învăţare are loc în creier”, a spus Saphiro. ”Una e să arăţi o reacţie neurală şi să spui că s-ar putea să se fi schimbat creierul pentru a atinge această stare, dar pentru a-ţi face o idee exactă despre cum a avut loc această schimbare este nevoie de o înţelegere mult mai profundă a mecanismelor implicate în acest proces”, a declarat Michael Frank, conferenţiar universitar în ştiinţe cognitive, lingvistice şi psihologice de la Universitatea Brown. El este de părere că pentru a oferi dovezi cu privire la teoria despre percepţia evenimentelor de către creier, cercetătorii de la Princeton au aplicat pentru prima oară în istoria cercetării conceptele de ”structură de similaritate” care de obicei sunt folosite în domenii cum ar fi semantica şi inteligenţa artificială.
Aceste concepte fac parte din capacitatea de a identifica dintr-un vast grup de date acele subgrupuri care au trăsături comune, a spus Frank, care este la curent cu teoria celor de la Princeton, dar nu a fost direct implicat în această cercetare. "Această cercetare valorifică modele de calcul bine fundamentate ale unor structuri de similaritate şi le aplică pentru a înţelege cum sunt detectate şi reprezentate de către creier evenimentele şi graniţele dintre ele," a spus Frank. "Autorii au observat felul în care capacitatea de a reprezenta elemente din cadrul unui eveniment ca fiind similare unele cu altele – şi astfel diferite de cele conţinute în evenimentele următoare – trebuie să se bazeze pe o maşinărie similară cu cea prin care se detectează grupările în cadrul structurilor comunitare.” Modelul expune ”în mod firesc” procesul contextului temporal comun într-un mod care este validat şi de munca din alte domenii, dar care în acest caz rămâne total distinct în ceea ce priveşte percepţia evenimentelor,” a spus Frank. "Aceleaşi tipuri de modele s-au aplicat pentru înţelegerea limbilor – de exemplu, cum înţelesul cuvintelor dintr-o propoziţie poate fi contextualizat de cuvinte sau concepte anterioare”, a spus Frank. "Astfel modelul şi experimentele identifică un mecanism comun neapreciat anterior în acest domeniu, care poate fi aplicat atât la analizarea limbii, cât şi la cea a procesării evenimentelor de către creier, două domenii aparent fără legătură între ele”. Schapiro a lucrat cu Timothy Rogers, profesor universitar de psihologie la Universitatea Wisconsin-Madison; Natalia Cordova, absolventă în neurologie la Universitatea Princeton; Nicholas Turk-Browne, profesor universitar de psihologie la Universitatea Princeton şi cu Matthew Botvinick, profesor universitar de psihologie la Institutul de neuroştiinţe Princeton.
Lucrarea "Reprezentarea neuronală a evenimentelor provine din structura temporală a comunităţii" a fost publicată în ediţia din aprilie a revistei ”Nature Neuroscience”.
Traducere de Daniela Albu după subconscious-mental-categories-brain-everyday, cu acordul Phys.org.
