Chef-d’œuvre biologique – L’évolution a fait en sorte que le cerveau humain se comporte comme un superordinateur

Les scientifiques disposent désormais d’un modèle mathématique qui reflète fidèlement la façon dont le cerveau humain interprète les données visuelles.

Les chercheurs ont souligné que le cerveau humain est naturellement équipé pour effectuer des calculs avancés, similaires à n’importe quel ordinateur de grande puissance, afin de comprendre le monde grâce à un processus connu sous le nom d’inférence bayésienne.

Dans une étude récente publiée dans Communications naturellesdes chercheurs de Université de SydneyL’Université du Queensland et l’Université de Cambridge ont développé un modèle mathématique complet qui inclut tous les composants nécessaires pour effectuer une inférence bayésienne.

Dr Robin Rideau. Crédit : Robin Rideau

L’inférence bayésienne est une méthode statistique qui combine des connaissances antérieures avec de nouvelles preuves pour faire une supposition intelligente. Par exemple, si vous savez à quoi ressemble un chien et que vous voyez un animal à fourrure à quatre pattes, vous pourriez utiliser vos connaissances antérieures pour deviner qu’il s’agit d’un chien.

Cette capacité inhérente permet aux gens d’interpréter l’environnement avec une précision et une rapidité extraordinaires, contrairement aux machines qui peuvent être déjouées par de simples mesures de sécurité CAPTCHA lorsqu’on leur demande d’identifier des bouches d’incendie dans un panel d’images.

« Malgré l’attrait conceptuel et le pouvoir explicatif de l’approche bayésienne, la manière dont le cerveau calcule les probabilités reste largement mystérieuse », a déclaré le Dr Robin Riddo, chercheur principal de l’étude, de l’École de psychologie de l’Université de Sydney.

« Notre nouvelle étude met en lumière cette énigme. Nous avons découvert que l’infrastructure et les connexions au sein du système visuel de notre cerveau sont configurées de manière à lui permettre d’effectuer une inférence bayésienne sur les données sensorielles qu’il reçoit. « 

« Ce qui rend cette découverte importante, c’est la confirmation que notre cerveau possède une conception inhérente qui permet cette forme avancée de traitement, nous permettant d’interpréter plus efficacement notre environnement. »

Les résultats de l’étude confirment non seulement les théories existantes sur l’utilisation par le cerveau de l’inférence bayésienne, mais ouvrent également la porte à de nouvelles recherches et innovations, dans lesquelles la capacité naturelle du cerveau à inférer l’inférence bayésienne peut être exploitée pour des applications pratiques qui profitent à la société.

« Notre recherche, bien que principalement axée sur la perception visuelle, a des implications plus larges dans le spectre des neurosciences et de la psychologie », a déclaré le Dr Rideau.

« En comprenant les mécanismes de base que le cerveau utilise pour traiter et interpréter les données sensorielles, nous pouvons ouvrir la voie à des progrès dans des domaines allant de l’intelligence artificielle, où l’imitation des fonctions cérébrales pourrait révolutionner… Apprentissage automatiqueaux neurosciences cliniques et fourniront probablement de nouvelles stratégies pour de futures interventions thérapeutiques.

L’équipe de recherche, dirigée par le Dr William Harrison, a fait cette découverte en enregistrant l’activité cérébrale de volontaires alors qu’ils regardaient passivement des émissions conçues pour susciter des signaux neuronaux spécifiques liés au traitement visuel. Ils ont ensuite créé des modèles mathématiques pour comparer une série d’hypothèses concurrentes sur la façon dont le cerveau humain perçoit la vision.

Référence : « Le réglage neuronal crée des attentes préalables dans le système visuel humain » par William J. Harrison, Paul M. Bays et Reuben Rideaux, 1er septembre 2023, Communications naturelles.
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