Hersenen en AI: welke fascinerende verbanden onthult de nieuwe studie?

Hersenen en AI: welke fascinerende verbanden onthult de nieuwe studie?

Een nieuwe studie gepubliceerd in Natuurmachine-intelligentie, onderzoekt diepgaand hoe het menselijk brein visuele informatie verwerkt en verbindt met taal. Onder leiding van prof. dr. Tim C. Kietzmann van de Universiteit van Osnabrück ontwikkelde een van de eerste auteurs van het onderzoek een innovatieve aanpak om de interactie tussen visuele perceptie en taalmodellen te onderzoeken.

Als onderdeel van het onderzoek kregen proefpersonen beelden te zien in een MRI-scanner (Magnetic Resonance Imaging), terwijl hun hersenactiviteit werd geregistreerd. De studie veronderstelde dat het visuele systeem informatie verwerkt op een manier die compatibel is met taalstructuren. Prof. Dr. Adrien Doerig, die nu aan de Vrije Universiteit van Berlijn werkt, beschreef deze mogelijke verbinding als een universele ‘lingua franca’ tussen verschillende hersengebieden.

Kunstmatige intelligentie en menselijke hersenactiviteit

Een opmerkelijk resultaat van het onderzoek is dat de huidige taalmodellen, vooral de grote taalmodellen, opmerkelijke overeenkomsten vertonen in hun activiteit met het menselijke visuele systeem. De door het onderzoek getrainde kunstmatige neurale netwerken waren in staat taalkundige representaties uit afbeeldingen nauwkeurig te voorspellen. Deze modellen overtreffen veel huidige AI-technologieën in hun vermogen om hersenactiviteit te modelleren.

Centraal staat de werking van de frontaalkwab, die vooral actief is bij het verwerken van visuele informatie. Recente bevindingen onderstrepen dat de frontale kwab niet alleen verantwoordelijk is voor visuele perceptie, maar ook voor cognitieve processen zoals denken en besluitvorming. Tijdens het onderzoek zagen 13 deelnemers in totaal 28 afbeeldingen – inclusief gezichten en bekende plaatsen – waarbij hun hersenactiviteit meerdere keren in de loop van de tijd werd gemeten.

De resultaten toonden aan dat activaties in de frontale kwab sterkere verbindingen hadden met op tekst gebaseerde netwerken, terwijl de correlaties met visuele netwerken lager waren. Dit suggereert dat de hersenen visuele informatie nauw associëren met taalkundige verwerking, een bevinding die de traditionele opvatting uitdaagt dat de frontale kwab uitsluitend bestemd is voor motorische en besluitvormingstaken. De studie suggereert dat wanneer de beelden werden gepresenteerd, de activiteit in de frontale kwab gedurende een langere periode correleerde met tekstgerelateerde reacties.

Visuele perceptie en nieuwe onderzoeksbenaderingen

Een ander belangrijk aspect van het onderzoek is de functie van de verschillende gezichtsvelden. Het foveale gezichtsveld, dat slechts 1% van het totale gezichtsveld beslaat, speelt een cruciale rol bij activiteiten zoals lezen, terwijl het perifere zicht cruciaal is voor oriëntatie en navigatie. De rol van perifeer zicht krijgt vaak minder aandacht, wat wordt onderzocht in het PERFORM-project. Dit benadrukt de complexiteit van transsaccadische perceptie, een proces dat nog steeds slecht wordt begrepen.

Bovendien presteerden kinderen slechter dan volwassenen op tests van perifere positiewaarneming, maar lieten ze snellere correcties zien door middel van oogbewegingen. Dit suggereert dat de hersenen naadloos sensorische informatiehiaten opvullen, wat de relevantie van multidimensionale perceptie onderstreept. Deze bevindingen worden nu opgenomen in een nieuw onderzoeksproject genaamd SENCES, dat zich bezighoudt met de voltooiing van sensorische informatie in de hersenen.

Voortgezet onderzoek op deze gebieden zou niet alleen ons begrip van de complexe interactie tussen visuele perceptie en taal kunnen verdiepen, maar ook praktische toepassingen kunnen hebben bij het verbeteren van de interfaces tussen hersenen en computers en het ontwikkelen van visuele prothesen voor mensen met een visuele beperking. Gezien het grote aantal onontdekte parameters blijft het spannend om te zien wat toekomstig onderzoek uit deze recente bevindingen zal onthullen.