Модель предсказательного кодирования - одна из моделей, которая объясняет наше осознанное восприятие и ею очень часто оперируют, когда пытаются объяснить зрительное восприятие. В чем суть? Наш мозг постоянно генерирует некие гипотезы и предсказания об окружающем мире. То есть мозг пытается не только обработать сенсорную информацию, которая приходит к нему, но и пытается заранее ее предсказать.
Ошибки предсказания, которые он постоянно накапливает, являются базой для уточнения дальнейших гипотез. И чем больше ошибок, тем больше наблюдений, тем точнее будут гипотезы. Это все можно описать теоремой Байеса, где вероятность осуществления какой-то гипотезы напрямую зависит от вероятности ошибки, и вероятность тем лучше, чем больше информации мы скапливаем, чем меньше ошибок в результате наших предсказаний.
Теория модели предсказательного кодирования происходит от бессознательного вывода, предложенного Германом фон Гельмгольцем еще в 1867 году.
Гельмгольц понимал зрительное восприятие как взаимодействие сенсорных стимулов восходящего потока (то есть той информации, которая приходит от органов чувств передается в наш мозг) и некоего концептуального знания, то есть нисходящего потока. Эти потоки в какой-то момент встречаются для того, чтобы родилась новая концепция, новое знание о том, что мы видим.
Модель предсказательного кодирования хорошо объясняется на примере зрительных иллюзий.
Если мы посмотрим на квадраты A и B, нам покажется, что A гораздо темнее, чем B. Но если мы, условно, вырежем эти квадратики и поставим их рядом друг с другом, мы увидим, что A и B одинакового цвета. Почему так происходит? Потому что наш мозг сам достраивает и додумывает ту картину мира, которую мы видим. Он ищет некие скрытые переменные, которые могут объяснить то, что происходит. В данном случае это шахматная доска, и мы понимаем, что по принципу шахматной доски A должна быть темнее, чем B. И несмотря на то, что на B падает тень от цилиндра и реально B и А физически одинакового цвета, наш мозг считает, что они все-таки разные. Это потому, что он предсказывает то, что он увидит, и поэтому зрительные иллюзии хорошо иллюстрируют модель предсказательного кодирования.
Но кроме зрения модель предсказательного кодирования также пытались и пытаются распространить на другие высшие психические функции, к которым относятся другие сенсорные системы, например слух, слуховое восприятие, обучение в условиях неопределенности, память, внимание и принятие решений. И наиболее активным сподвижником этой теории является Карл Фристон, который даже предложил радикальную версию модели предсказательного кодирования, которая называется "Принцип минимума свободной энергии".
Он предполагает, что наш мозг, как и все биологические системы, как и все физические системы, существует по принципу сохранения термодинамического минимума свободной энергии в ней. И эти предсказания, которые порождают ошибки, в результате увеличивают эту энергию, мозг пытается ее свести к минимуму, поэтому он старается как можно реже ошибаться, так скажем, сводить свою ошибку к минимуму. То есть стремится к минимизации термодинамической свободной энергии в самой системе.
Но по этой теории получается, что мы как бы рабы своих предсказаний, мы видим только то, что можем предсказать, и не видим чего-то другого, что на самом деле есть и физически существует. Но тем не менее теория предсказательного кодирования очень хорошо укладывается в модель интероцептивного предсказания.
Что такое интероцепция? Это ощущение того, что я есть, то есть если я хочу совершить какое-то действие, я вижу это действие, я понимаю, что оно было мотивировано мною лично. Это ощущение моего присутствия в этом мире, присутствия моего тела в этой комнате, мое присутствие здесь и сейчас. Оно связано с интероцепцией, чувствительностью наших внутренних органов, нашего тела.
И вот нейробиолог Анил Сет, предложил модель предсказательного кодирования использовать для объяснения этого присутствия сознания, интероцепции.
По этой модели у нас также все сигналы от автономной нервной системы (это нервная система, которая координирует, иннервирует наши внутренние органы) предсказываются высшими отделами головного мозга. При этом постоянно с помощью обратной связи мониторятся ошибки этого предсказания на основе сигналов, полученных от других органов, висцеральных систем нашего организма.
Рисунок выше довольно-таки сложно иллюстрирует эту модель, но попробуем разобрать основное. Агент, agency - это, собственно, мое понимание того, я хочу пошевелить рукой, и я увижу, как она шевелится. То есть я генерирую это движение, и я вижу это движение и я являюсь агентом своих действий. Presence - это присутствие, это то, что я присутствую в этом мире, я чувствую свое тело, оно находится здесь, сейчас, и у него определенные отношения со всеми остальными телами в этом мире, в комнате и так далее.
Что получается по этой модели? Сигналы от автономной нервной системы приходят в нейронные модули, которые отвечают и за присутствие, и за состояние агента. В то же время собирается информация от сенсомоторных областей (это, грубо говоря, когда я двигаю рукой, - я чувствую, как я двигаю рукой). То есть мне нужна координация и сенсорных и моторных потоков. И приходит информация также на эти нейронные модули, которые предсказывают заранее: еще до того, как я пошевелил рукой, у меня уже рождается предсказание, как я ей пошевелю, потому что я знаю, что произойдет. Это как раз происходит на уровне вот этих взаимодействий агента и модуля присутствия при собирании определенных ошибок предсказания.
Почему это активно обсуждается? На самом деле иногда, например, при шизофрении нарушается это ощущение присутствия. То есть пациенты с шизофренией неправильно трактуют и не понимают последствий своих
моторных действий. Также есть синдром деперсонализации/дереализации, который легко укладывается в эту модель, в которой нарушается координация между этими нейронными модулями. Понимание этих механизмов может помочь приблизиться к полному теоретическому обоснованию причин тяжелых психических заболеваний.