Уровни прогнозирующего кодирования:

Низкий уровень (сенсорный): Мозг предсказывает простые сенсорные сигналы (например, линии, цвета или звуки). Например, если вы слышите шум шагов, ваш мозг предсказывает, что вы увидите человека.

Средний уровень (перцептивный): Предсказания включают более сложные структуры – образы, звуки слов или предметы. Например, видя быстрое движение в кустах, вы предполагаете, что это животное.

Высокий уровень (когнитивный): На этом уровне мозг создаёт сложные гипотезы, включая социальные взаимодействия и абстрактные идеи. Например, на основе поведения человека вы можете предсказать его намерения.

Восходящие и нисходящие сигналы

Иерархия обработки информации основана на двух типах сигналов:

Нисходящие предсказания (top-down signals): На каждом уровне мозга генерируются предсказания о сенсорных данных, которые поступают на уровни ниже. Например, если более высокий уровень предполагает, что человек видит лицо, то на низших уровнях будут ожидаться черты лица (глаза, нос, рот).

Восходящие ошибки предсказания (bottom-up signals): Когда реальный сенсорный сигнал не соответствует предсказанию, возникает сигнал ошибки. Этот сигнал передается на более высокие уровни для корректировки модели и уточнения предсказаний.

Как мозг корректирует ошибки?

Этот процесс происходит через циклическую обратную связь:

Предсказание: Высший уровень генерирует предсказание и отправляет его вниз по иерархии.

Сравнение: На низшем уровне это предсказание сравнивается с реальным сенсорным сигналом.

Ошибка: Если есть расхождение, генерируется ошибка предсказания.

Обновление модели: Ошибка передается обратно вверх, где модель корректируется для улучшения будущих предсказаний.

Когда реальная сенсорная информация совпадает с предсказаниями, мозг минимизирует ошибку предсказания, что способствует экономии ресурсов. Если же информация не соответствует ожиданиям, возникает ошибка предсказания, сигнализируя о необходимости обновления модели мира.

В нейронных слоях мозга существует разделение на «нейроны предсказания», которые формируют ожидания, и «нейроны ошибок», которые отмечают, если предсказания не сбылись. Например, в супрагранулярных слоях (верхних слоях мозга) находятся нейроны ошибок, которые активируются, когда что-то неожиданное происходит. В глубоких слоях расположены нейроны, которые дают сигналы предсказания.

Однако на эффективность прогнозирующего кодирования влияют различные факторы, включая гормоны, нейромедиаторы, микробиоту и травмы. Гормоны, такие как кортизол, вырабатываемый в ответ на стресс, могут изменять чувствительность нейронов, влияя на способность мозга к адаптации и обучению. Нейромедиаторы, например, дофамин, играют ключевую роль в процессах мотивации и вознаграждения, что может усиливать или ослаблять определённые предсказания и реакции. Микробиота кишечника, взаимодействуя с центральной нервной системой, может влиять на настроение и когнитивные функции, что отражается на процессе прогнозирования. Травмы, особенно травмы головного мозга, могут нарушить нормальное функционирование нейронных сетей, ответственных за прогнозирующее кодирование, что приводит к когнитивным и эмоциональным расстройствам.

Ошибки в процессе прогнозирующего кодирования могут возникать по разным причинам. Они могут быть связаны с недостаточной точностью сенсорных данных, неправильной интерпретацией информации или сбоем в обновлении моделей мира. Такие ошибки могут приводить к искажению восприятия и нарушению адаптивного поведения. Например, при хроническом стрессе повышенный уровень кортизола может снижать способность мозга к корректировке предсказаний, что приводит к устойчивым ошибкам восприятия и повышенной тревожности.