I decennier har populärkulturen framställt vårt beslutsfattande som en burmatch mellan den coola, rationella 'logiska hjärnan' och den impulsiva, uråldriga 'ödlehjärnan'. Men enligt ny forskning är det ungefär lika träffsäkert som en lyckokakas aktietips.

Nabil Imam, biträdande professor vid Georgia Techs skola för beräkningsvetenskap och teknik och fakultetsmedlem vid Institutet för neurovetenskap, neuroteknik och samhälle (INNS), köper inte 50-talets lagerteori om hjärnan. 'Det är inte så en evolutionsbiolog skulle tänka på problemet', säger han och tänder försiktigt på en älskad metafor.

Studien, publicerad i Science Advances, tyder på att hjärnans evolution inte handlar om att stapla nya regioner ovanpå gamla som något neurologiskt Jenga-torn. Istället handlar det om kopplingar – och en hård konkurrens om begränsat hjärnutrymme.

Imam och hans kollegor jämförde biologiska hjärnor med artificiella neurala nätverk och fann att evolutionen kan fördela hjärnutrymmet mellan två konkurrerande kopplingsstrategier: rumsliga kartor (som de i neocortex, som bearbetar syn, ljud och känsel) och distribuerade 'streckkods-liknande' nätverk (som i limbiska systemet, som hanterar lukt, minne och känslor). Båda strategierna etableras före födseln, vilket gör hjärnan mindre som ett oskrivet blad och mer som en möblerad lägenhet.

Det limbiska systemet – ofta slarvigt ihopklumpat som 'reptilhjärnan' – kontrollerar känslor, men innehåller också regioner för minne, lukt, navigering och känsloreglering. 'Varför grupperar man alla dessa olika regioner i ett enda stort system?' undrade Imam. Bra fråga, med tanke på att en 70-tals teori inte direkt håller måttet.

Forskarna undersökte hur det limbiska systemet och neocortex varierar tillsammans hos 182 arter. De fann ett tydligt mönster: när en del av det limbiska systemet var relativt stort, var andra limbiska regioner också det, medan neocortex krympte. Detta tyder på koordinerad expansion, inte oberoende evolution.

För att testa vad som driver detta använde de AI-modeller. Nätverk med lokala, rumsliga kopplingar utmärkte sig för syn, ljud och känsel, medan distribuerade 'streckkods'-nätverk var bättre för lukt och minne. Sedan skapade de ett multimodalt nätverk där båda systemen tävlade om 'mark'. När den simulerade miljön belönade lukt expanderade det distribuerade systemet och neocortex krympte; när syn gynnades hände det motsatta.

Denna avvägning förklarar verkliga egenheter: bältdjuret med nio band, en luktberoende varelse, har ett stort limbiskt system, medan ekorren, som är synberoende, har en neocortex-tung hjärna.

Implikationerna sträcker sig bortom biologin. Om ingenjörer kan efterlikna denna förkopplade arkitektur i AI, kan de bygga system som lär sig mer som biologiska hjärnor, med mindre data och energi. 'Dagens artificiella neurala nätverk tränas med enorma mängder data – det handlar om fostran', sa Imam. 'Men hjärnan är inte ett oskrivet blad... Det är en blandning av natur och fostran, och naturen är den förkopplade arkitekturen.'

Detta arbete, ett samarbete med Cornell University och stöttat av National Science Foundation, tyder på att hjärnans evolution handlar mindre om att klättra på en stege av logik och mer om att omfördela resurser i en neural dragkamp. Och det är en metafor vi kan ställa oss bakom.