Decennialang heeft de popcultuur onze besluitvorming neergezet als een kooigevecht tussen het coole, rationele 'logische brein' en het impulsieve, oeroude 'hagedissenbrein'. Maar volgens nieuw onderzoek is dat ongeveer zo accuraat als het aandelenadvies van een gelukskoekje.

Nabil Imam, universitair docent aan de School of Computational Science and Engineering van Georgia Tech en lid van het Institute for Neuroscience, Neurotechnology, and Society (INNS), gelooft niet in de gelaagde-brein-theorie uit de jaren '50. "Dit is niet hoe een evolutionair bioloog over het probleem zou denken", zei hij, terwijl hij zachtjes een geliefde metafoor in de fik stak.

De studie, gepubliceerd in Science Advances, suggereert dat de evolutie van het brein niet draait om het stapelen van nieuwe regio's bovenop oude, als een neurologische Jenga-toren. In plaats daarvan gaat het om bedrading - en een felle concurrentie om beperkte hersenruimte.

Imam en zijn collega's vergeleken biologische hersenen met kunstmatige neurale netwerken en ontdekten dat evolutie hersenruimte zou kunnen toewijzen aan twee concurrerende bedradingsstrategieën: ruimtelijke kaarten (zoals die in de neocortex, die zicht, geluid en aanraking verwerken) en verspreide 'barcode-achtige' netwerken (zoals in het limbisch systeem, dat geur, geheugen en emotie verwerkt). Beide strategieën worden vóór de geboorte vastgelegd, waardoor het brein minder een onbeschreven blad is en meer een voorbewoond appartement.

Het limbisch systeem - vaak lui samengevoegd als het 'reptielenbrein' - controleert emotie, maar bevat ook regio's voor geheugen, geur, navigatie en emotionele regulatie. "Waarom groeperen mensen al deze verschillende regio's in één groot systeem?", vroeg Imam zich af. Goede vraag, aangezien een theorie uit de jaren '70 niet bepaald waterdicht is.

De onderzoekers onderzochten hoe het limbisch systeem en de neocortex samen variëren bij 182 soorten. Ze vonden een duidelijk patroon: wanneer een deel van het limbisch systeem relatief groot was, waren andere limbische regio's dat ook, terwijl de neocortex kromp. Dit suggereert gecoördineerde expansie, niet onafhankelijke evolutie.

Om te testen wat dit veroorzaakt, gebruikten ze AI-modellen. Netwerken met gelokaliseerde, ruimtelijke verbindingen blonken uit in zicht, geluid en aanraking, terwijl verspreide 'barcode'-netwerken beter waren voor geur en geheugen. Vervolgens creëerden ze een multimodaal netwerk waarin beide systemen concurreerden om 'onroerend goed'. Wanneer de gesimuleerde omgeving geur beloonde, breidde het verspreide systeem zich uit en kromp de neocortex; wanneer zicht de voorkeur had, gebeurde het tegenovergestelde.

Deze afweging verklaart eigenaardigheden in de echte wereld: het negenbandgordeldier, een geurafhankelijk dier, heeft een groot limbisch systeem, terwijl het op zicht vertrouwende eekhoornaapje een hersenhelft heeft die rijk is aan neocortex.

De implicaties reiken verder dan de biologie. Als ingenieurs deze voorbedrade architectuur in AI kunnen nabootsen, zouden ze systemen kunnen bouwen die meer leren zoals biologische hersenen, met minder data en energie. "De kunstmatige neurale netwerken van vandaag worden getraind met enorme hoeveelheden data - het gaat om nurture", zei Imam. "Maar het brein is geen onbeschreven blad... Het is een mix van nature en nurture, en de nature is die voorbedrade architectuur."

Dit werk, een samenwerking met Cornell University en ondersteund door de National Science Foundation, suggereert dat de evolutie van het brein minder gaat over het beklimmen van een ladder van logica en meer over het verschuiven van middelen in een neuraal touwtrekken. En dat is een metafoor waar we ons in kunnen vinden.