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Come il cervello svolge i compiti più complessi

Il cervello umano compie facilmente attività sofisticate come la risoluzione di problemi. Riuscire a comprendere il modo in cui svolge questi compiti complessi permetterebbe agli scienziati e agli ingegneri di creare dispositivi intelligenti che liberino gli esseri umani dal lavoro meccanico di più basso livello.
Come il cervello svolge i compiti più complessi
Il progetto EMCOREP (Emergence of complex internal representations in humans), finanziato dall'UE, ha studiato le basi comportamentali e computazionali dell'apprendimento sensoriale umano negli adulti e nei bambini. Il team ha utilizzato un approccio interdisciplinare integrato, fondato su studi comportamentali, analisi computazionali e attività teorica.

I ricercatori hanno iniziato analizzando il tipo di struttura computazionale che meglio riproduce il funzionamento del cervello e hanno proposto una struttura probabilistica che ipotizza che il cervello valuti le informazioni ricevute in ingresso in base alla loro “plausibilità”. Benché questa strategia porti a un comportamento ottimizzato dal punto di vista dell'efficienza, soprattutto in situazioni complesse, solleva anche numerose domande in merito alla sua implementazione.

Per determinare se questa struttura probabilistica sia implementata nel cervello sono stati condotti studi comportamentali e di modellazione. Gli esperimenti condotti avevano lo scopo di dimostrare le diverse manifestazioni del comportamento di fronte a un problema. Dalle attività svolte è emerso che le persone acquisiscono le informazioni sconosciute attraverso un apprendimento di tipo probabilistico anziché semplicemente associativo, combinandole in base a un metodo probabilistico.

È possibile che solo gli aspetti altamente cognitivi del funzionamento cerebrale seguano questo percorso probabilistico e che le percezioni sensoriali di basso livello siano già programmate. Il team EMCOREP ha svolto ulteriori approfondimenti per determinare quanto questo tipo di comportamento è fondamentale nella corteccia. I risultati hanno rivelato che il cervello implementa il calcolo probabilistico fin dai primissimi passi dell'elaborazione delle informazioni sensoriali.

EMCOREP ha inoltre valutato se la struttura probabilistica descriveva adeguatamente le rappresentazioni interne e il loro effetto sul cervello, studiando il modo in cui i processi decisionali vengono influenzati dalle decisioni precedenti. Il team ha riscontrato l'emergere di forti preconcetti, che però sono influenzati da un processo complesso, in cui hanno significato i cambiamenti rilevati nello status quo ambientale.

Gli scienziati hanno condotto esperimenti che suggeriscono l'esistenza di schemi computazionali basati sul campionamento nella corteccia. A questo proposito, hanno esaminato se tale rappresentazione basata sul campionamento possa essere utilizzata nei modelli gerarchici, per testarli rispetto ad attività più complesse come l'elaborazione delle immagini.

Uno studio finale ha testato l'ipotesi che l'elaborazione delle informazioni avvenga in modo molto diverso nei bambini e negli adulti.

Collettivamente, le indagini condotte dal consorzio EMCOREP rappresentano un importante passo avanti per la comprensione del ruolo svolto dalla struttura probabilistica nelle più complesse funzioni corticali.

Informazioni correlate

Argomenti

Life Sciences

Keywords

EMCOREP, struttura probabilistica, rappresentazione interna, corteccia, rappresentazione basata su campionamento
Numero di registrazione: 198920 / Ultimo aggiornamento: 2017-06-19