Przez dziesięciolecia popkultura przedstawiała nasze podejmowanie decyzji jako walkę w klatce między chłodnym, racjonalnym "logicznym mózgiem" a impulsywnym, pradawnym "gadzim mózgiem". Ale według nowych badań, to jest mniej więcej tak trafne, jak porady giełdowe z ciasteczka z wróżbą.

Nabil Imam, adiunkt w Szkole Nauk Obliczeniowych i Inżynierii w Georgia Tech oraz członek wydziału Instytutu Neuronauki, Neurotechnologii i Społeczeństwa (INNS), nie kupuje teorii warstwowego mózgu z lat 50. "Tak nie myśli ewolucyjny biolog o tym problemie" – powiedział, delikatnie podpalając ukochaną metaforę.

Badanie opublikowane w Science Advances sugeruje, że ewolucja mózgu nie polega na układaniu nowych regionów na starych, jak w jakiejś neurologicznej wieży z Jengi. Zamiast tego chodzi o okablowanie – i zaciekłą konkurencję o ograniczoną przestrzeń w mózgu.

Imam i jego koledzy porównali biologiczne mózgi i sztuczne sieci neuronowe, odkrywając, że ewolucja może przydzielać przestrzeń mózgową między dwie konkurujące strategie okablowania: mapy przestrzenne (takie jak w korze nowej, które przetwarzają wzrok, dźwięk i dotyk) oraz rozproszone sieci "kodów kreskowych" (takie jak w układzie limbicznym, które zajmują się węchem, pamięcią i emocjami). Obie strategie są ustalone przed narodzinami, co czyni mózg mniej czystą kartą, a bardziej umeblowanym mieszkaniem.

Układ limbiczny – często leniwie zbiorczo nazywany "gadzim mózgiem" – kontroluje emocje, ale zawiera również regiony odpowiedzialne za pamięć, węch, nawigację i regulację emocji. "Dlaczego ludzie grupują wszystkie te różne regiony w jeden wielki system?" – zastanawiał się Imam. Dobre pytanie, biorąc pod uwagę, że teoria z lat 70. nie trzyma się kupy.

Naukowcy zbadali, jak układ limbiczny i kora nowa zmieniają się razem u 182 gatunków. Odkryli wyraźny wzorzec: gdy jedna część układu limbicznego była stosunkowo duża, inne regiony limbiczne również były, podczas gdy kora nowa się zmniejszała. To sugeruje skoordynowaną ekspansję, a nie niezależną ewolucję.

Aby sprawdzić, co to napędza, użyli modeli AI. Sieci z lokalnymi, przestrzennymi połączeniami doskonale radziły sobie ze wzrokiem, dźwiękiem i dotykiem, podczas gdy rozproszone sieci "kodów kreskowych" były lepsze dla węchu i pamięci. Następnie stworzyli multimodalną sieć, w której oba systemy konkurowały o "nieruchomości". Gdy symulowane środowisko nagradzało węch, system rozproszony rozrastał się, a kora nowa się kurczyła; gdy preferowany był wzrok, działo się odwrotnie.

Ten kompromis wyjaśnia dziwactwa ze świata rzeczywistego: pancernik dziewięciopaskowy, zwierzę zależne od węchu, ma duży układ limbiczny, podczas gdy małpa wiewiórka, polegająca na wzroku, ma mózg z dominującą korą nową.

Implikacje wykraczają poza biologię. Jeśli inżynierowie będą mogli naśladować tę wstępnie okablowaną architekturę w AI, mogą zbudować systemy, które uczą się bardziej jak biologiczne mózgi, wymagając mniej danych i energii. "Dzisiejsze sztuczne sieci neuronowe są trenowane na ogromnych ilościach danych – to kwestia wychowania" – powiedział Imam. "Ale mózg nie jest czystą kartą... To mieszanka natury i wychowania, a natura to ta wstępnie okablowana architektura".

Ta praca, będąca współpracą z Cornell University i wspierana przez Narodową Fundację Nauki, sugeruje, że ewolucja mózgu to mniej wspinanie się po drabinie logiki, a bardziej przesuwanie zasobów w neurologicznym przeciąganiu liny. I to jest metafora, za którą możemy podążać.