Výsledek spojuje neurovědu, matematiku i umělou inteligenci a otevírá cestu k hlubšímu pochopení toho, jak lidská mysl naviguje mezi pojmy, emocemi a rozhodnutími.
Co se stalo: vědcům se poprvé podařilo zobrazit „prostor mysli“
Vědecký tým z University College London a Harvard Medical School publikoval studii, která popisuje tzv. kognitivní mapy — matematické struktury, v nichž mozek organizuje pojmy, vztahy a vzpomínky.
Zatímco doposud jsme dokázali sledovat aktivitu v jednotlivých oblastech mozku, nyní vědci poprvé prokázali, že myšlenky se pohybují v abstraktním prostoru podobně jako tělo v reálném světě.
Studie staví na známém fenoménu place cells a grid cells, neuronů původně objevených v hipokampu potkanů. U lidí však jejich funkce zasahuje mnohem dál — neorganizují jen fyzický prostor, ale i vztahy mezi pojmy.
To umožnilo poprvé vytvořit vizuální reprezentaci toho, jak se myšlenky přesouvají v mozku při rozhodování, asociacích nebo vzpomínání.
Mentální krajina: kde se rodí významy a kam mizí nápady
Vědci zjistili, že každá myšlenka či pojem lze v mozku vyjádřit jako bod v n-rozměrném prostoru, který se mění podle kontextu. Například pojem domov může mít jiné „souřadnice“ v situaci, kdy mluvíte o rodině, a jiné, když řešíte hypotéku.
Mozek tak funguje jako navigační systém, který propojuje různé pojmy podobně, jako GPS spojuje různé body na mapě.
Tento koncept se nazývá representational geometry a je známo, že podobnost mezi myšlenkami se odráží v podobnosti vzorců aktivity v mozku.
Nový výzkum však udělal krok dál — podařilo se zobrazit dynamiku těchto vzorců při přesunu „od myšlenky k myšlence“.
Jak to víme: kombinace AI, fMRI a matematických modelů
Aby vědci mohli popsat mentální prostor, zkombinovali několik pokročilých metod:
Funkční magnetická rezonance (fMRI)
Snímků bylo využito ve vysokém prostorovém i časovém rozlišení, aby bylo možné sledovat změny v mozkové aktivitě během úloh s abstraktními pojmy.Reprezentanční podobnostní analýza (RSA)
Metoda umožňuje kvantifikovat, jak blízko jsou si jednotlivé myšlenky z hlediska aktivity neuronálních sítí.Umělá inteligence
Modely deep learningu se učily předpovídat, kde v mentálním prostoru se konkrétní pojem bude nacházet. V některých případech dokázaly modely odhadnout další „mentální krok“ — tedy jaké asociace bude člověk pravděpodobně následně zpracovávat.Grid-cells-like aktivity
Byly identifikovány vzorce připomínající pravidelnou mřížku — signál, že mozek opravdu využívá stejné mechanismy pro prostor i pro abstraktní myšlení.
Tyto experimenty byly provedeny opakovaně, s různými skupinami participantů, a výsledky se mezi nimi shodovaly — čímž získaly vysokou míru validity.
Proč je to důležité: první krok k pochopení „logiky mysli“
Tento průlom má několik zásadních dopadů:
Lepší porozumění poruchám myšlení
Schizofrenie, demence či úzkostné poruchy mohou být spojené s narušenou strukturou kognitivního prostoru. Tato mapa může pomoci pochopit, proč někteří lidé spojují nesouvisející pojmy nebo proč se „ztrácejí“ ve vlastních úvahách.
Pokrok v AI inspirované mozkem
Analýza mentálních map může vést k vývoji algoritmů, které budou přemýšlet podobně jako lidé — nikoli lineárně, ale prostorově.
Výzkum paměti a učení
Když víme, kde „leží“ určité pojmy, můžeme lépe pochopit, jak se učíme nové informace a jak se myšlenky reorganizují při nových zkušenostech.
Etické otázky
Jde o první krok směrem k technologiím, které by mohly číst nebo předpovídat myšlenkové vzorce. Výzkumníci zdůrazňují, že současné možnosti jsou zlomkem toho, co by bylo nutné pro reálné „čtení mysli“, ale etická debata se tím otevřela.
Co je ještě sporné: hranice mezi reprezentací a interpretací
Vědci se shodují, že je stále velký rozdíl mezi:
sledováním aktivity
interpretací obsahu myšlenky
To, že mozek používá kognitivní mapy, neznamená, že dokážeme přesně určit, co člověk myslí. Umíme jen říct, kam se myšlenka v mapě přesunula — ne jaký má obsah.
Další výzvou je, že mentální prostor může mít extrémně vysokou dimenzionalitu a nemusí být stejný u všech lidí.
Proč potřebujeme k mozku mapu?
Poprvé v historii vědci vytvořili mapu lidských myšlenek — a ukázali, že mozek naviguje abstraktní koncepty podobně jako tělo naviguje prostor. Jde o zásadní krok v neurovědě, který může změnit naše chápání paměti, učení, duševních poruch i umělé inteligence.
Je to fascinující, ale zároveň opatrný začátek. Samotný „obsah“ myšlenek zatím zůstává skrytý — a je dobře, že zůstává chráněn.
Zdroje
Bellmund, J. L. S., Gärdenfors, P., Moser, E. I., & Doeller, C. F. (2018). Navigating cognition: Spatial codes for human thinking. Science, 362(6415), eaat6766. DOI: 10.1126/science.aat6766
Constantinescu, A. O., O’Reilly, J. X., & Behrens, T. E. J. (2016). Organizing conceptual knowledge in humans with a gridlike code. Science, 352(6292), 1464–1468. DOI: 10.1126/science.aaf0941
Epstein, R. A., Patai, E. Z., Julian, J. B., & Spiers, H. J. (2017). The cognitive map in humans: spatial navigation and beyond. Nature Neuroscience, 20, 1504–1513. DOI: 10.1038/nn.4656
Behrens, T. E. J., Muller, T. H., Whittington, J. C. R., Mark, S., Baram, A. B., Stachenfeld, K. L., & Kurth-Nelson, Z. (2018). What is a cognitive map? Organising knowledge for flexible behaviour. Neuron, 100(2), 490–509. DOI: 10.1016/j.neuron.2018.10.002