В основе теории прогнозирующего кодирования лежит принцип, что мозг не только реагирует на внешние стимулы, но и активно прогнозирует их, используя существующие модели мира. Мозг строит гипотезы о том, что произойдёт в будущем, и сопоставляет их с текущей сенсорной информацией. Если предсказания совпадают с реальностью, ошибка предсказания минимизируется, что позволяет мозгу эффективно использовать свои ресурсы. Если же возникает ошибка – несоответствие между предсказанием и реальностью – мозг обновляет свои модели мира, что способствует лучшему восприятию и адаптации.

Такой подход позволяет мозгу экономить энергию и усилия, минимизируя необходимость в переработке всей информации. Вместо того чтобы каждый раз заново интерпретировать данные, мозг работает с упрощёнными моделями, которые он постоянно обновляет в зависимости от новых сенсорных данных. Это существенно ускоряет процесс обработки информации и снижает затраты энергии. Например, когда человек идет по улице, его мозг не анализирует каждый шаг отдельно, а просто использует свои предсказания о том, что должно произойти в следующую секунду.

Прогнозирующее кодирование работает на разных уровнях, начиная от простых сенсорных сигналов (например, звуков или цветов) и заканчивая сложными социальными взаимодействиями и абстрактными идеями. На более низких уровнях мозг предсказывает базовые сенсорные сигналы, такие как формы и движения, на более высоких – более сложные явления, например, намерения людей или сценарии социальных взаимодействий.

Роль гормонов, нейромедиаторов и микробиоты в прогнозировании

Эффективность механизмов прогнозирующего кодирования также зависит от множества внешних и внутренних факторов. Гормоны, нейромедиаторы, микробиота кишечника и травмы могут существенно влиять на способности мозга к прогнозированию и адаптации.

Кортизол, гормон стресса, может ослабить способность мозга корректировать свои прогнозы. Например, высокие уровни кортизола могут нарушать процесс обновления модели мира, что ведёт к устойчивым ошибкам восприятия и повышенной тревожности. Нейромедиаторы, такие как дофамин, играют ключевую роль в процессах вознаграждения и мотивации, а также в усилении или ослаблении определённых предсказаний мозга. Недавние исследования также показали, что микробиота кишечника может влиять на когнитивные функции и даже на способности мозга к предсказанию, поскольку микробы взаимодействуют с центральной нервной системой, влияя на наше настроение и восприятие.

Травмы, особенно травмы головного мозга, могут нарушить нейробиологические процессы прогнозирования, что приводит к когнитивным и эмоциональным расстройствам. Например, депрессия и тревожные расстройства могут быть связаны с нарушениями в механизмах прогнозирующего кодирования, когда мозг не может эффективно обновить свои модели мира.

Современные исследования мозга показывают, что разум активно создаёт и обновляет модели мира, используя прогнозирующее кодирование и Байесовские подходы.

Прогнозирующее кодирование – это процесс, при котором мозг строит гипотезы о том, что он ожидает воспринять, и сравнивает эти гипотезы с реальной сенсорной информацией. Когда прогнозирующее кодирование даёт несоответствие между ожиданием мозга и сенсорной информацией (ошибку предсказания), мозг может либо обновить модель мира, либо попытаться интерпретировать данные через уже существующие гипотезы. Если ошибка предсказания слишком велика, мозг иногда воспринимает её как реальность, что может приводить к галлюцинациям. Например, в условиях сенсорной недогрузки, когда сенсорной информации недостаточно, мозг может доминировать своими предсказаниями, и так появляются зрительные или слуховые образы, компенсирующие отсутствие реальных стимулов. При чрезмерной активации предсказаний, например, при стрессе или нейрохимическом дисбалансе (таком как избыток дофамина), мозг может игнорировать реальную информацию и навязывать свою интерпретацию. Это частично объясняет галлюцинации, которые наблюдаются при шизофрении.