Jak mozek odhaduje budoucnost? A proč je toto tiché strojové předpovídání jedním z nejdůležitějších neurologických objevů posledních desetiletí?

Co se stalo: vědci objevili mozek jako predikční mašinu

V 90. letech začala řada neurovědců upozorňovat na něco, co tehdy působilo radikálně: mozek není pasivní přijímač informací, ale aktivní konstruktér reality.

S každou milisekundou generuje „návrhy“ toho, co asi uvidíme, uslyšíme nebo ucítíme, a teprve následně porovnává tyto návrhy se skutečnými smyslovými signály.

Tento proces, známý jako predictive coding, se stal jedním z nejvlivnějších modelů moderní neurovědy. Ať už stojíte na ulici, čtete tyto řádky, nebo se napijete vody, mozek se nesnaží svět rozpoznat — snaží se jej předpovědět.

Před několika lety se podařilo tento mechanismus přímo nasnímat. Pomocí fMRI, elektrokortikografie a sofistikovaných výpočetních modelů vědci pozorovali, jak se mozkové oblasti aktivují ještě před příchodem podnětu.

Mozek se chystá. Mozek čeká. Mozek tipuje.
A většinu času se trefí.

Proč je to důležité: realitu nevnímáme, ale odhadujeme

Vnímat svět není jednoduché. Informace přicházejí pozdě, jsou neúplné a často nesmyslné. Vizuální systém má zpoždění přibližně 70–100 milisekund. Sluch má zpoždění jiné. A nervové signály nikdy nejsou zcela přesné.

To je důvod, proč se evoluce vydala směrem k predikci. Mozek využívá minulou zkušenost, naučené vzorce, statistiku i kontext a vytváří pravděpodobnostní model reality. A teprve když se jeho odhad liší od toho, co skutečně vidíme, nastává tzv. chybový signál — jemné upozornění, že náš interní model potřebuje opravit.

Díky tomu vidíme stabilně i v chaotickém světě. Předvídáme pohyby objektů, porozumíme větě dříve, než je dokončena, a dokonce i běžné sociální situace čteme skrze odhady, nikoli přesná data.

Při jízdě autem například nečekáme, až se auto před námi pohne. Mozek to předpokládá. Při čtení slova „předvídat“ mozek doplní význam dřív, než oči dočtou celou řetězec písmen. Při rozhovoru často chápeme smysl i neúplných vět.

Mozek tedy není mapa světa, ale model světa — neustále aktualizovaný, neustále připravený předběhnout realitu.

ČTĚTE TAKÉ: Proč lidé věří konspiračním teoriím: neurověda, sociální psychologie a obranné mechanismy mozku

Jak to víme: experimenty, které ukazují mozek v „režimu předběhu“

Jedním z nejznámějších experimentů posledních let je studie týmů z University College London, které ukázaly, že vizuální kortex se aktivuje dříve, než se objekt objeví na obrazovce. Nešlo o chybu přístroje. Byla to predikce.

Jiný experiment využil sérii tónů, které měly určitou rytmickou strukturu. Účastníkům byly předkládány tóny, ale občas byl některý vynechán. V EEG záznamech se ukázalo, že mozek na „vynechaný tón“ reagoval téměř stejně silně jako na tón skutečný. Mozek jej očekával — a tak jej dočasně vytvořil ve vlastní aktivitě.

Zvláště fascinující byly studie pracující s pohybem. Vědci zjistili, že zraková oblast mozku aktivně předpovídá trajektorii objektu, aby kompenzovala časové zpoždění smyslových dat. Bez tohoto mechanismu by tenis, jízda na kole nebo i obyčejná chůze byly prakticky nemožné.

Další experimenty ukazují, že prediktivní mechanismy nejsou omezeny na smyslové vjemy. Týkají se i emocí, sociální interakce a dokonce i bolesti. Mozek odhaduje, co přijde — a někdy tak silně, že dokáže vytvořit „fantomové“ pocity jen na základě chybných predikcí.

Co je ještě sporné: je mozek skutečně stroj na předvídání?

Predictive coding je dnes jedním z dominantních neurovědeckých modelů, ale není bez otázek.

Někteří badatelé tvrdí, že jde o příliš široký koncept — tak široký, že vysvětlí téměř cokoliv, a tedy ztrácí vědeckou ostrost. Jiní namítají, že mozek nepředpovídá vše, ale jen tam, kde je to evolučně nutné. A část odborníků upozorňuje, že predikce jsou jen jednou složkou širší architektury vnímání.

Debatu podporuje i skutečnost, že predikce někdy selhávají. Právě tato selhání — iluze, halucinace, zkreslení paměti — ukazují, že model může být tak přesvědčivý, že mozek upřednostní očekávání před realitou.

To vede k otázce, která zatím nemá jasnou odpověď: Je náš svět skutečně tam venku? Nebo se většina z něj odehrává uvnitř?

ČTĚTE TAKÉ: Zapomínání jako strategie přežití: věda vysvětluje, proč mozek maže vzpomínky

Mozek není pasivní okno do reality

Je to aktivní průzkumník, který se snaží být o krok napřed. Předvídá svět v milisekundách dopředu, spojuje zkušenosti s pravděpodobností a využívá odchylek mezi realitou a očekáváním, aby se učil a měnil.

Díky tomu se orientujeme, přežíváme a rozumíme světu kolem sebe. A právě díky tomuto mechanismu občas realitu nevidíme takovou, jaká je — ale takovou, jakou čekáme.

Prediktivní mysl není trik, ale základní princip života. Bez ní bychom nebyli schopni chápat svět. S ní jej někdy nevidíme správně.

A v této tenzi mezi očekáváním a skutečností se odehrává celý náš vnitřní vesmír.

Zdroje

• Friston, Karl. The free-energy principle: a unified brain theory? Nature Reviews Neuroscience, 2010.

• Clark, Andy. Surfing Uncertainty: Prediction, Action, and the Embodied Mind. Oxford University Press, 2016.

• Rao, Rajesh P. & Ballard, Dana H. Predictive coding in the visual cortex. Nature Neuroscience, 1999.

• Hohwy, Jakob. The Predictive Mind. Oxford University Press, 2013.

• Keller, Georg B. & Mrsic-Flogel, Thomas D. Predictive Processing: A Canonical Cortical Computation. Neuron, 2018.

• UCL Institute of Cognitive Neuroscience. Anticipatory Neural Activity in Sensory Processing. 2024.